Deteção e previsão de falhas em equipamentos de produção industrial

As empresas nacionais deparam-se com a necessidade de responder ao mercado com uma grande variedade de produtos, pequenas séries e prazos de entrega reduzidos. A competitividade das empresas num mercado global depende assim da sua eficiência, da sua flexibilidade, da qualidade dos seus produtos e de custos reduzidos. Para se atingirem estes objetivos é necessário desenvolverem-se estratégias e planos de ação que envolvem os equipamentos produtivos, incluindo: a criação de novos equipamentos complexos e mais fiáveis, alteração dos equipamentos existentes modernizando-os de forma a responderem às necessidades atuais e a aumentar a sua disponibilidade e produtividade; e implementação de políticas de manutenção mais assertiva e focada no objetivo de “zero avarias”, como é o caso da manutenção preditiva. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho consiste na previsão do instante temporal ótimo da manutenção de um equipamento industrial – um refinador da fábrica de Mangualde da empresa Sonae Industria, que se encontra em funcionamento contínuo 24 horas por dia, 365 dias por ano. Para o efeito são utilizadas medidas de sensores que monitorizam continuamente o estado do refinador. A principal operação de manutenção deste equipamento é a substituição de dois discos metálicos do seu principal componente – o desfibrador. Consequentemente, o sensor do refinador analisado com maior detalhe é o sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador. Os modelos ARIMA consistem numa abordagem estatística avançada para previsão de séries temporais. Baseados na descrição da autocorrelação dos dados, estes modelos descrevem uma série temporal como função dos seus valores passados. Neste trabalho, a metodologia ARIMA é utilizada para determinar um modelo que efetua uma previsão dos valores futuros do sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador, determinando-se assim o momento ótimo da sua substituição e evitando paragens forçadas de produção por ocorrência de uma falha por desgaste dos discos. Os resultados obtidos neste trabalho constituem uma contribuição científica importante para a área da manutenção preditiva e deteção de falhas em equipamentos industriais.

Projecto de equipamento de rotação de moldes de grande porte com recurso ao método de elementos finitos

A fabricação de moldes é uma actividade que se desenvolve em Portugal há várias décadas, com qualidade reconhecida mundialmente. A indústria automóvel é um dos principais destinos de grande parte dos moldes produzidos em Portugal. Algumas das peças produzidas nesses moldes possuem dimensões apreciáveis, tendo em conta o peso e dimensão média das peças injectadas em plástico. São exemplo disso os pára-choques dos automóveis e o tabliê. A produção dos moldes para estas peças é complexa, implicando um longo tempo de maquinagem e a manipulação dos moldes em diferentes fases, com vista ao acesso a todas as faces do molde. A IGM – Indústria Global de Moldes, SA. é a empresa responsável pela produção dos moldes para peças de média dimensão dentro do Grupo SIMOLDES. Atendendo à necessidade permanente de rodar a 90o moldes de grande porte, que podem apresentar pesos na ordem das 10 a 30 toneladas, e não existindo no mercado qualquer solução adaptável a esta necessidade, a empresa entendeu por bem levar a efeito o projecto desse equipamento, atendendo ao compromisso custo-benefício que torne viável a realização prática do mesmo. Após os esboços iniciais e uma discussão interactiva e iterativa com a empresa, foram analisadas as diferentes soluções entendidas como viáveis, tendo sido escolhido um dos anteprojectos realizados. Foram ainda discutidas as diversas alternativas de accionamento. Com base nesse anteprojecto, a estrutura foi optimizada e verificada através do Método de Elementos Finitos, tendo sido elaborado o projecto final, com o grau de detalhe necessário à sua fabricação e implementação na empresa.

Sistema de detecção e diagnóstico de falhas em geradores de indução duplamente alimentados

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Modelo de intervenção para a reabilitação dos Bairros Históricos da Cidade de Lisboa

Este trabalho tem como objectivo efectuar o confronto entre a procura da sociedade actual e a oferta existente e potencial dos Bairros do Centro Histórico de Lisboa, com vista a traçar as linhas gerais de um modelo de intervenção que permita a reabilitação desses bairros. A necessidade de concretização desta ferramenta resulta da complexidade e dispersão dos Bairros de Lisboa, com características díspares e especificidades próprias que derivam dos locais onde estão implantados e dos períodos históricos em que a sua natureza urbana se consolidou. Pela observação do património edificado, do equipamento urbano e das dinâmicas populacionais, torna-se evidente que o trabalho desenvolvido nas duas últimas décadas em termos de reabilitação urbana, apesar de bem-intencionado, não produziu resultados que se possam considerar positivos. Na realidade, à luz dos parâmetros antes referidos e apesar dos esforços e capitais dispendidos, o que se constata, censo após censo, estatística após estatística, é que os bairros históricos estão a ficar progressivamente depauperados em termos de população residente e de postos de trabalho, não só em quantidade como ainda em qualidade e diversidade. Simultaneamente e em consequência destas dinâmicas populacionais negativas, agudiza-se inevitavelmente o estado geral de conservação do património privado e público. O que se constata, ao fim de mais de duas décadas de investimento na reabilitação do Centro Histórico da Cidade de Lisboa, é que o seu manifesto insucesso não resulta da incapacidade técnica de quem está no terreno, mas sim da ausência de critérios e princípios que realmente pudessem alterar uma realidade progressivamente empobrecedora de todo o Centro Histórico da Capital, que deveria constituir uma riqueza única da cidade. Mais do que tentar-se substituir à iniciativa e ao capital privado, acreditamos que o Estado e a Câmara Municipal de Lisboa deveriam investir nos aspectos em que toda a área em estudo falha e que são indiscutivelmente competência própria.

Avaliação de riscos e desenvolvimento de equipamento anti-queda para acesso vertical a espaços confinados

Na fábrica da EPAL, em Vale da Pedra, o risco de queda em altura no acesso vertical a espaços confinados, foi avaliado como sendo aceitável mediante a adoção de medidas de controlo que não existiam, ou que não eram adequadas, ou ainda que não eram utilizadas. Para responder a este problema, foi concebido, desenvolvido e ensaiado um inovador dispositivo portátil anti-queda. Este previne a queda no acesso entre o pavimento e os primeiros degraus de aberturas verticais conducentes a espaços confinados. Além da função preventiva, também pode fazer parte da proteção anti-queda, como ponto de ancoragem dos equipamentos de proteção contra quedas. Os ensaios realizados revelaram que, em comparação com as alternativas pré-fabricadas disponíveis, esta solução é mais adequada para prevenir quedas, por se adaptar a múltiplas configurações de acesso, com um dispositivo relativamente leve, fácil de transportar e de aplicar, estável e resistente. / In EPAL factory in Vale da Pedra, the risk of falling from a height in the vertical access to confined spaces, was evaluated as being acceptable by the adoption of control measures that did not exist, or were not suitable, or were not used. To respond to this problem, an innovative portable anti-falling device was designed, developed and tested. This prevents falling in access between the ground and the first steps of vertical openings leading to confined spaces. In addition to the preventive function, it can also be part of the fall-arrest protection, as anchor point of fall protection equipment. The tests revealed that, in comparison with the prefabricated alternatives available, this solution is best suited to prevent falls, due to its adaptability to multiple access settings, with a relatively light device, easy to carry and to use, stable and resistant.

Automação de equipamento triaxial visando o estudo de solos tropicais cimentados

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um equipamento de ensaios triaxiais, com aquisição automática de dados e controle automático de trajetórias de tensões, e resultados de ensaios utilizando este equipamento. Medidores locais de deformaçòes axial e radial foram utilizados viabilizando a análise do comportamento de solos a baixos níveis de deformações. O equipamento foi construído com componentes já existentes e elementos de baixo custo. Um programa de controle foi desenvolvido para controlar tanto trajetórias lineares de tensões como a trajetória de deformação radial nula. O sistema foi desenvolvido visando o estudo de solos tropicais cimentados, tendo sido utilizado na execução de ensaios triaxiais em um solo residual regional de arenito - arenito Botucatu. Os resultados evidenciam a adequabilidade do sistema construído ao estudo proposto tornando possível a determinação de importantes características de comportamento deste solo.

Caracterização de polpas de minerais industriais através do equipamento Colorcell visando o controle de qualidade do produto

Todos os processos industriais são forçados a cumprir especificações de produto através da inserção de rigorosos parâmetros de controle, principaJmente devido à globalização do mercado. A tendência mundial indica que cada vez mais a cor passa a ser um parâmetro primordial para a colocação do produto no mercado. Neste contexto, uma das dificuldades da indústria mineral é a inexistência de equipamentos adequados para a medição da cor de polpas de minério durante o processamento mineral. Isto se verifica principalmente para os minerais industriais que são caracterizados, na maioria das vezes, em termos de índices de alvura e amarelamento. Este traballio tem como objetivo principal avaliar o uso do equipamento Colorcell, utilizado e desenvolvido pela empresa Renner-HerrmaIlll para a produção de tintas, na indústria de processamento mineral. Os ensaios foram realizados com um equipamento similar ao original. Para se compreender as variáveis operacionais do equipamento utilizou-se um produto à base de carbonato de cálcio natural. Após a delimitação das variáveis e definição de uma metodologia de trabalho, foram caracterizados outros minerais utilizados nas indústrias de tintas, papel e plásticos. O sistema Colorcell também foi utilizado para o controle do processamento de caulim de uma empresa da região sul do Brasil. Ensaios em laboratório permitiram o ajuste de um modelo cinético para a etapa de alvejamento da empresa. A tecnologia Colorcell indica que além dos resultados benéficos ao controle de processo é possível correlacionar a caracterização colorimétrica em polpa com o método tradicional de medição de cor.

A implantação da metodologia TPM num equipamento piloto na Adria Alimentos do Brasil Ltda.

A melhoria nos sistemas de manutenção é cada dia mais importante para o aprimoramento das atividades de uma empresa, tanto na área de produção como em outros setores. Pode-se afirmar, então, que uma boa sistemática de manutenção colabora para que a empresa cumpra suas funções em relação à confiabilidade, flexibilidade, rapidez, qualidade, mantendo custos competitivos. O presente trabalho analisa, de acordo com um prisma teórico e prático, um esforço de implantação da Manutenção Produtiva Total (TPM-“Total Productive Maintenance”). Ele tem como principal objetivo descrever e discutir a implantação da TPM em uma empresa fabricante de massas e biscoitos. Em um primeiro momento, a implantação aconteceu em uma linha piloto. O ponto de partida foi a apresentação da TPM com seus passos para implantação e pilares que sustentam esta ferramenta. Na seqüência, descreve-se como aconteceu a implantação desta sistemática na linha piloto da empresa, discutindo as dificuldades, vantagens e desvantagens percebidas. As conclusões do trabalho apontam para resultados percebidos na linha piloto, onde a implantação ocorreu, possibilitando a percepção de melhorias para a empresa e para seus colaboradores. Foram observadas melhorias tanto no que concerne à manutenção dos equipamentos quanto ao envolvimento das pessoas em todo o processo.

Consolidação da metodologia de manutenção centrada em confiabilidade em uma planta de celulose e papel

o setor de manutenção, em geral, é visto como uma das áreas mais propícias à implementação de melhorias na qualidade da gestão e dos serviços. Nesse campo, a Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) tem apresentado bons resultados. A MCC é uma metodologia que permite determinar racionalmente o que deve ser feito para assegurar que um equipamento continue a cumprir suas funções em seu contexto operacional, determinando tarefas de manutenção, necessárias para manter o sistema funcionando, ao invés de restaurar o equipamento a uma condição ideal. A metodologia de implementação da MCC descrita neste trabalho contempla as seguintes etapas: (i) preparação do estudo; (ii) seleção do sistema e subsistemas funcionais; (iii) análise das funções e falhas funcionais; (iv) seleção dos itens críticos do subsistema; (v) coleta e análise de informações; (vi) análise de modos de falha e efeitos; (vii) seleção das tarefas de manutenção preventiva; e (viii) elaboração do plano de manutenção. o objetivo deste trabalho é consolidar as definições e etapas para implementação da MCC no setor de preparação de polpa da fábrica de pasta químico-mecânica (FPQM) da Celulose Irani S.A. Inicialmente, foi feita uma abordagem sobre os métodos de manutenção, discorrendo em específico sobre aqueles voltados à MCC. Em seguida, são apresentadas as definições, as principais ferramentas utilizadas pela MCC e a sistemática de implementação da MCC na visão de vários autores. Posteriormente, foi realizado um estudo de caso em que foram determinadas as tarefas de manutenção para manter as funções dos itens fisicos da FPQM. Nas etapas de implementação, são geradas informações sobre os subsistemas e são determinadas as funções, as falhas funcionais, os modos de falha, a causa e o efeito da falha e se faz a descrição do realizado em cada etapa, esclarecendo e ampliando a compreensão do leitor, diante da MCC. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia da MCC é um processo contínuo e sua aplicação deve ser reavaliada conforme a experiência operacional for acumulada, e que, apesar da ausência de informações históricas sobre falhas de itens fisicos, a MCC permite definir planos de manutenção e aprimorar o conhecimento acerca do sistema em estudo.

Validação do mecanismo de tolerância a falhas do SGBD InterBase através de injeção de falhas

O presente trabalho explora a aplicação de técnicas de injeção de falhas, que simulam falhas transientes de hardware, para validar o mecanismo de detecção e de recuperação de erros, medir os tempos de indisponibilidade do banco de dados após a ocorrência de uma falha que tenha provocado um FUDVK. Adicionalmente, avalia e valida a ferramenta de injeção de falhas FIDe, utilizada nos experimentos, através de um conjunto significativo de testes de injeção de falhas no ambiente do SGBD. A plataforma experimental consiste de um computador Intel Pentium 550 MHz com 128 MB RAM, do sistema operacional Linux Conectiva kernel versão 2.2.13. O sistema alvo das injeções de falhas é o SGBD centralizado InterBase versão 4.0. As aplicações para a carga de trabalho foram escritas em VFULSWV SQL e executadas dentro de uma sessão chamada LVTO. Para a injeção de falhas foram utilizadas três técnicas distintas: 1) o comando NLOO do sistema operacional; 2) UHVHW geral no equipamento; 3) a ferramenta de injeção de falhas FIDe, desenvolvida no grupo de injeção de falhas do PPGC da UFRGS. Inicialmente são introduzidos e reforçados os conceitos básicos sobre o tema, que serão utilizados no decorrer do trabalho e são necessários para a compreensão deste estudo. Em seguida é apresentada a ferramenta de injeção de falhas Xception e são também analisados alguns experimentos que utilizam ferramentas de injeção de falhas em bancos de dados. Concluída a revisão bibliográfica é apresentada a ferramenta de injeção de falhas – o FIDe, o modelo de falhas adotado, a forma de abordagem, a plataforma de hardware e software, a metodologia e as técnicas utilizadas, a forma de condução dos experimentos realizados e os resultados obtidos com cada uma das técnicas. No total foram realizados 3625 testes de injeções de falhas. Com a primeira técnica foram realizadas 350 execuções, com a segunda técnica foram realizadas 75 execuções e com a terceira técnica 3200 execuções, em 80 testes diferentes. O modelo de falhas proposto para este trabalho refere-se a falhas de crash baseadas em corrupção de memória e registradores, parada de CPU, aborto de transações ou reset geral. Os experimentos foram divididos em três técnicas distintas, visando a maior cobertura possível de erros, e apresentam resultados bastante diferenciados. Os experimentos com o comando NLOO praticamente não afetaram o ambiente do banco de dados. Pequeno número de injeção de falhas com o FIDe afetaram significativamente a dependabilidade do SGBD e os experimentos com a técnica de UHVHW geral foram os que mais comprometeram a dependabilidade do SGBD.

A criação do conhecimento na relação universidade-empresa : estudo do caso de desenvolvimento de um software de configuração para um equipamento de rede

Esta dissertação de mestrado investigou o processo de criação do conhecimento organizacional em uma relação Universidade-Empresa. Para isto, foi estudado o caso do desenvolvimento de um novo produto por uma empresa de informática em parceria com uma universidade. Para apresentar como ocorreu o processo de criação do conhecimento organizacional no caso estudado, foram verificadas a natureza e a forma de implementação das condições que capacitam as fases da criação do conhecimento organizacional, e a forma de ocorrência destas fases. Na pesquisa de campo deste estudo utilizou-se um instrumental especialmente criado para a investigação da criação do conhecimento organizacional em projetos de pesquisa e desenvolvimento (P&D). Ao atingir os seus objetivos, este estudo de caso apresenta como pode ser criado um ambiente favorável à relação universidade-empresa quando esta relação tem como finalidade a P&D de um novo produto.

Manutenção centrada em confiabilidade e análise de vibração

As empresas, cada vez mais, buscam a redução de custo, para serem mais competitivas. A necessidade de aumentar a vida útil dos equipamentos, através de técnicas apropriadas é prioritário para manutenção dos ativos. Neste trabalho estudou-se o método para implantação da análise e monitoramento da vibração em equipamentos rotativos, com base nos conceitos da manutenção centrada em confiabilidade, usando técnicas preditiva e pró-ativa de manutenção pela condição, com foco na tarefa. Primeiramente foi analisado o comportamento dos componentes em relação ao processo de falha, como as falhas atuam, os tipos de modos de falha, falhas funcionais e seus efeitos. Após foram analisados e selecionados os critérios de níveis de vibração para os equipamentos rotativos em função da potência e rotação. Também, foi determinado em que condições os espectros seriam analisados em função da amplitude e freqüência de rotação. Então, foram preparados os locais para coletas dos dados de vibração. Assim, os níveis de vibração global foram coletados em função das amplitudes, em cada posição específica do equipamento em seu plano. Isto faz com que, análise dos níveis globais de vibração e o diagnóstico através do espectro e a forma de onda, permitissem encontrar a causa do problema. Finalmente, são apresentados os resultados em níveis de amplitude, espectro após ações, a correção da causa do problema e os tipos de defeitos de tendência de falhas e a implementação do método.

Nitretação de um aço H13 a baixas pressões em um equipamento IP35L/TECVAC

O tratamento duplex de nitretação a plasma e posterior deposição de TiN pode proporcionar um aumento na vida útil de ferramentas revestidas, já que a camada nitretada garante uma melhor adesão e maior capacidade de sustentação de carga. Essa melhoria ocorre desde que não haja a formação de uma camada contínua de nitretos de ferro, visto que esta é extremamente frágil, podendo causar o lascamento do filme protetor. A possibilidade de integração da nitretação a baixas pressões e posterior deposição de TiN em um processo contínuo se mostra interessante, pois possibilita a nitretação sem formação de camada de nitretos de ferro, eliminando assim uma etapa de polimento, diminuindo o grau de impurezas do revestimento e o tempo de processamento como um todo. O objetivo desse trabalho é o estudo dos parâmetros de processo mais adequados para a nitretação a baixas pressões de um aço de trabalho a quente H13, de modo a preparar o substrato de forma efetiva para uma posterior deposição de TiN. Diferentes temperaturas (faixa de 400-530ºC), pressões e composições gasosas (misturas de N2, N2 + Ar e N2+H2) foram avaliadas por microscopia ótica, testes de microdureza e difração de raios X. Buscou-se a melhor condição de nitretação, caracterizada pela camada de difusão mais profunda, maior dureza superficial e não aparecimento de uma camada de nitretos de ferro Os resultados indicam que adições de argônio e hidrogênio não resultam na melhor condição de nitretação do aço H13, e que outros parâmetros que não haviam sido considerados como importantes, como rotação das amostras e proteção dos termopares com miçangas, têm grande efeito indireto no tamanho da camada nitretada. O melhor resultado obtido foi com os parâmetros de: temperatura 450ºC, pressão total de N2 de 2x10-3 mbar, termopares protegidos com miçangas, árvore de sustentação das amostras girando a duas e meia revoluções por minuto e filamentos de tungstênio novos.

Critério constitutivo para o deslizamento com atrito ao longo da falha sísmica

A dinâmica de propagação da ruptura durante terremotos é um dos assuntos mais relevantes e complexos em Sismologia. Um critério constitutivo para a falha que descreva corretamente a relação das variáveis estáticas (tensões normais e tangenciais) com as variáveis cinéticas (deslocamentos e velocidades) na interface é necessário para efetuar uma análise dinâmica confiável. A fim de determinar um critério constitutivo para o deslizamento com atrito ao longo da falha sísmica, primeiramente apresentam-se métodos para caracterizar as superfícies deslizantes e discutem-se os principais critérios constitutivos que têm sido usados. Também são apresentados os resultados de um estudo experimental realizado, evidenciando, para sólidos metálicos em contato, uma lei constitutiva de variação do atrito com a velocidade. Um modelo numérico tridimensional baseado no Método dos Elementos Discretos (DEM) é usado para representar a região de rocha adjacente à falha. O modelo consiste de uma estrutura tridimensional periódica com massas concentradas nos nós, interconectadas por elementos visco-elásticos unidimensionais. Inicialmente, de acordo com modelos usuais em Sismologia, admite-se que o material é elástico, linear e homogêneo. Em uma segunda análise, a influência da não-homogeneidade do material é avaliada considerando que a massa específica, o módulo de Young e o coeficiente de atrito são campos aleatórios Gaussianos correlacionados. Na análise seguinte, o efeito da fratura na região de rocha adjacente à falha é também numericamente avaliado. Por fim, a influência de ruptura de micro-asperezas nas superfícies deslizantes é analisada. Através de simulação de Monte Carlo, as relações constitutivas macro (ou globais) para a falha são obtidas, admitindo como leis constitutivas micro (ou locais) os dois critérios mais usados em Sismologia: a lei de variação do atrito com a velocidade e a lei de variação do atrito com o deslizamento. Quando os blocos de rocha são admitidos serem elásticos e homogêneos não há um efeito de escala. Novamente, quando a rocha é considerada não-homogênea não há um efeito de escala significativo, apenas pequenas variações nos parâmetros das leis constitutivas macro em relação às leis micro são percebidas, exceto pela influência do campo aleatório do coeficiente de atrito, o qual apresenta um efeito de escala perceptível. A ocorrência de fratura nas proximidades da falha não causa modificações significativas nas leis constitutivas macro, apenas causa algumas oscilações em torno da lei sem fratura. Finalmente, obtém-se um critério constitutivo macro que leva em consideração a ruptura por cisalhamento das micro-asperezas nas superfícies deslizantes. O modelo é chamado lei modificada de variação do atrito com a velocidade e é considerado um critério constitutivo mais geral.

Um equipamento eletrônico de monitoramento de velocidade

A velocidade de veículos em vias públicas pode ser obtida de diversas formas. A técnica mais usada é de laços magnéticos, onde se instalam sensores sob o asfalto. Entretanto, esta técnica apresenta desvantagens, tais como, a não detecção de motocicletas (o campo magnético gerado por este tipo de veículo é imperceptível ao sistema) e dificuldade de manutenção da via (se o órgão publico tiver que mexer numa rede cloacal que passa perto dos sensores, por exemplo, pode ser necessário reinstalá-los). Nesse contexto, este trabalho propõe-se a discutir uma nova maneira de se calcular a velocidade de veículos, através do processamento de imagens. Para isto, torna-se fundamental conhecer os conceitos que envolvem as técnicas mais utilizadas (além dos laços magnéticos, a captura de dois quadros consecutivos e o sistema Doppler), os equipamentos disponíveis no mercado (Pardais, Lombadas Eletrônicas, Bandeiras, Caetanos e Radares) e a forma como o INMETRO faz a aferição destes equipamentos. O estudo apresenta, igualmente, os principais fundamentos relacionados ao processamento digital de imagens, com especial atenção para detecção de bordas, de forma que seja possível avaliar a nova técnica proposta, que calcula a velocidade a partir de um único quadro. O presente trabalho objetiva apresentar o Pardalzito como alternativa técnica inovadora para aplicação de um, sistema que implementa esta idéia na prática.