Um método para detectar falhas incipientes em máquinas rotativas baseado em análise de vibração e lógica Fuzzy

Este trabalho apresenta um método para detectar falhas no funcionamento de máquinas rotativas baseado em alterações no padrão de vibração do sistema e no diagnóstico da condição de operação, por Lógica Fuzzy. As modificações ocorridas são analisadas e servem como parâmetros para predizer falhas incipientes bem como a evolução destas na condição de operação, possibilitando tarefas de manutenção preditiva. Utiliza-se uma estrutura mecânica denominada de Sistema Rotativo (Figura 1), apropriada para as simulações das falhas. Faz-se a aquisição de dados de vibração da máquina usando-se um acelerômetro em chip biaxial de baixa potência. As saídas são lidas diretamente por um contador microprocessador não requerendo um conversor A/D. Um sistema de desenvolvimento para processamento digital de sinais, baseado no microprocessador TMS320C25, o Psi25, é empregado na aquisição dos sinais de vibração (*.dat), do Sistema Rotativo. Os arquivos *.dat são processados através da ferramenta matemática computacional Matlab 5 e do programa SPTOOL. Estabelece-se o padrão de vibração, denominado assinatura espectral do Sistema Rotativo (Figura 2) Os dados são analisados pelo sistema especialista Fuzzy, devidamente calibrado para o processo em questão. São considerados, como parâmetros para a diferenciação e tomada de decisão no diagnóstico do estado de funcionamento pelo sistema especialista, a freqüência de rotação do eixo-volante e as amplitudes de vibração inerentes a cada situação de avaria. As falhas inseridas neste trabalho são desbalanceamentos no eixovolante (Figura 1), através da inserção de elementos desbalanceadores. A relação de massa entre o volante e o menor elemento desbalanceador é de 1:10000. Tomando-se como alusão o conhecimento de especialistas no que se refere a situações normais de funcionamento e conseqüências danosas, utilizam-se elementos de diferentes massas para inserir falhas e diagnosticar o estado de funcionamento pelo sistema fuzzy, que apresenta o diagnóstico de formas qualitativa: normal; falha incipiente; manutenção e perigo e quantitativa, sendo desta maneira possível a detecção e o acompanhamento da evolução da falha.

Comparativo e análise do sistema de custeio por absorção e o ABC : estudo de caso propondo método de integração em empresa do ramo metalúrgico

A presente dissertação apresenta um estudo de caso buscando o conhecimento teórico sobre o sistema de custeio por absorção e o sistema de custeio abc, identificando-se as principais diferenças entre eles, bem como a possível integração entre ambos, através da proposição de um método, utilizando-se para testá-lo os dados reais do mês de abril de 2001, da empresa Rikes, indústria do ramo metalúrgico. Nesta pesquisa verificou-se como a empresa calcula os custos dos produtos pelo sistema de custeio por absorção, estruturaram-se os custos pelo sistema de custeio abc, através da definição das atividades, possibilitando comparar-se os custos dos produtos pelos dois sistemas de custeio, como também demonstrar as vantagens na apresentação dos custos indiretos trazidas pela implementação do método abc.

Facilitadores para a estruturação de um método de gestão empresarial com uso intensivo de tecnologias da informação : estudo de caso de uma empresa do segmento da construção civil no estado do Paraná

A permanente busca pelo aumento da competitividade, impulsionada pela concorrência acirrada devida à globalização dos mercados, leva as empresas a adotarem estratégias diferenciadoras para assegurarem o seu desenvolvimento. Uma das fontes mais profícuas de estratégias diferenciadoras provém de usos inovadores de tecnologias, com ênfase em Tecnologias da Informação (TI’s). O domínio e adoção destas tecnologias podem se configurar como competência essencial e mantenedora da competitividade da empresa, pela geração de diferenciais estratégicos de gestão. Há, então, a necessidade de um maior conhecimento e compreensão de uma nova dinâmica empresarial com o uso intensivo de TI’s, com os correspondentes impactos na gestão das organizações, decorrentes desta busca permanente da flexibilização, agilização e de redução de custos como diferenciais competitivos. Esta pesquisa identifica os facilitadores na implantação de um método de gestão empresarial baseado no uso intensivo de nova TI’s. É um estudo de caso de uma empresa que atua no segmento de construção civil, no estado do Paraná, que o implantou. A pesquisa é do tipo qualitativa, utilizando-se para a coleta de dados da técnica de entrevista em profundidade aplicada a todos os membros da empresa. As conclusões desta pesquisa indicam a existência de características, fatores e elementos, atuando como facilitadores estratégicos para a implementação da gestão baseada em TI's, e para a empresa poder usufruir de agilidade e segurança nas interações e comunicações. Por sua vez a independência e flexibilidade de locais físicos e de horários, para a operacionalização deste novo método de gestão, geram a necessidade de desenvolvimento de um novo perfil do trabalhador, com a possibilidade do profissional trabalhar de modo mais auto-suficiente e a qualquer tempo e em qualquer lugar, o que supõe facilitadores individuais, inerentes aos indivíduos. A implantação de métodos de gestão com o uso intensivo de TI’s, conduz a significativas alterações de rotinas, acarretando em vantagens e desvantagens para a empresa, que também foram explicitadas e descritas nesta pesquisa.

Um algoritmo numérico de integração de tempo para estruturas dinâmicas com dissipações : o método generalizado-α

O presente trabalho tem por objetivo estudar e aplicar um método de integração numérica de tempo para estrutras dinâmicas com dissipação de energia. Nessa dissertação tal método é analisado e posteriormente implementado em MATLAB, afim de resolver algumas aplicações em sistemas dinâmicos dotados de massas, molas e amortecedores que são apresentados no primeiro capítulo. Usando o método implementado em MATLAB, também é apresentada uma aplicação para vibrações transversais em cordas axialmente.

Modelo da ligação entre concreto e armadura na análise de estruturas de concreto pelo método dos elementos finitos

Este trabalho apresenta um modelo computacional para análise tridimensional de peças de concreto armado, utilizando o método dos elementos finitos. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para representar o comportamento dos materiais, quando submetidos a cargas de curta ou longa duração. Se a estrutura está submetida a cargas de curta duração, o modelo desenvolvido fornece, quando alcançado o estado estável, a solução do problema elastoplástico. Em contrapartida, se a estrutura está submetida a cargas de longa duração, o modelo pode representar o comportamento viscoelástico com envelhecimento do concreto. Foi utilizado um modelo de camadas superpostas para assegurar uma representação adequada do comportamento real do concreto ao longo do tempo. Deste modo, admite-se que o concreto é constituído por um número conveniente de camadas, que apresentam a mesma deformação. Para a fissuração do concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em consideração a contribuição do concreto entre fissuras O objetivo deste estudo é a modelagem da armadura e do reforço nas peças de concreto armado, através de um modelo de aderência entre o concreto e o material adjacente. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. E, a consideração da degradação da aderência é realizada através de um modelo onde os efeitos da aderência imperfeita são incluídos pela introdução de graus de liberdade para os deslocamentos relativos entre os materiais. Os resultados obtidos com este programa computacional são comparados com valores experimentais disponíveis na literatura, visando validar o modelo matemático e a metodologia numérica.

Um método para obtenção de indicadores visando a tomada de decisão na etapa de concepção do processo construtivo : a percepção dos principais intervenientes

Esta tese tem o intuito de apresentar a pesquisa realizada como um dos quesitos para a obtenção do título de doutor em administração. Para isto, define-se os objetivos e a questão de pesquisa, demonstra-se uma fundamentação teórica sobre o assunto, descreve-se o método a ser utilizado para o seu desenvolvimento e apresenta-se os resultados obtidos e conclusões. A pesquisa proposta tem como objetivo selecionar indicadores para tomada de decisão, integrando a percepção dos principais intervenientes do processo, cujo contexto apresenta atrasos tecnológicos e de gestão. O contexto escolhido para a realização desta pesquisa foi a Indústria da Construção Civil, mais especificamente a etapa de concepção do processo construtivo de edificações habitacionais multifamiliares.Para a realização desta pesquisa, utilizou-se um conjunto de métodos encadeados: estudo de caso múltiplo, grupo focal e pesquisa survey. O estudo de caso múltiplo permitiu identificar situações e características peculiares ao contexto de aplicação no que diz respeito ao tema da pesquisa. A partir das discussões realizadas através do método grupo focal, obteve-se um conjunto de tópicos relevantes para os principais intervenientes (construtores, projetistas e usuários). Por fim, realizou-se uma survey com o intuito de confirmar e ordenar, em função do grau de relevância, estes tópicos por um grupo maior de intervenientes. Ainda nesta fase, identificou-se a relevância de um conjunto de indicadores, selecionados a partir das discussões do grupo focal. Como principais resultados desta tese podem ser destacados os tópicos prioritários para seleção de indicadores e um conjunto de indicadores relevantes, na percepção dos principais intervenientes do processo (construtores, projetistas e usuários). Outra contribuição significativa desta pesquisa foi a metodologia desenvolvida e relatada detalhadamente para a obtenção deste conjunto de indicadores. Desta forma, gerou-se um conhecimento em diferentes áreas: gestão da informação, metodológica e específica ao contexto de aplicação da pesquisa, neste caso, construção civil.

Método de intervenção no processo de programação de recursos de empresas construtoras de pequeno porte através do seu sistema de informação : proposta baseada em estudos de caso

O processo de programação de recursos é parte do planejamento e controle da produção e possui grande importância para o desempenho de empreendimentos de construção. Constitui-se numa atividade multifuncional, envolvendo a direção da empresa e seus departamentos de marketing, finanças, recursos humanos e suprimentos. Sua ineficácia tem sido identificada como responsável por muitos dos problemas relacionados à dilatação do prazo de execução do empreendimento, ao desperdício de recursos e à baixa produtividade da mão-de-obra. Considerando que o desempenho da programação de recursos está fortemente relacionado à quantidade e qualidade das informações que a suportam, o presente trabalho tem como objetivo a proposição de um método de intervenção direcionado ao sistema de informação deste processo. O método proposto divide-se em duas etapas: o diagnóstico inicial do sistema de informações e, posteriormente, o planejamento e implantação de ações de melhoria. O método foi aplicado em estudos de caso realizados em empresas de pequeno porte, nas quais foi implementada a programação formal de recursos, sendo constatada a mudança de atitude dos funcionários frente aos processos de planejamento da produção e programação de recursos.

Infecção por Giardia lamblia (Kunstler, 1882) em cães (Canis familiaris) determinada através do método de Faust e Cols. (1939) e da técnica de coloração da auramina, no município de Canoas, RS, Brasil.

Giardia lamblia é um protozoário que acomete mais comumente animais jovens e que convivem em grupos. Apesar da alta prevalência, nem todos animais apresentam a doença clínica. Mesmo assim, a giardíase tem importância epidemiológica por possuir um elevado potencial zoonótico. O presente estudo teve como objetivo determinar a freqüência de Giardia lamblia em cães no município de Canoas, RS, Brasil, através do Método de Faust e cols. (1939) e da Técnica de Coloração da Auramina. Os grupos experimentais foram divididos de acordo com a procedência e o sexo. Das 332 amostras analisadas com o Método de Faust e cols, a estimativa em ponto da freqüência obtida foi de 34,04%, podendo variar de 28,95 a 39,13%, dentro de um intervalo de confiança de 95%. Destas amostras, 40,96% foram positivas em animais de canil e 27,11% de rua. O Teste Exato de Fisher aplicado a esses dados revelou existir uma diferença significativa (p = 0,0107) entre as variáveis resultado e procedência. A variável sexo, neste método não apresentou diferença significativa em relação ao resultado (p = 0,8162) totalizando 33,11% de machos positivos e 34,08% de fêmeas infectadas com o parasita. Das 147 amostras realizadas com a Técnica de Coloração da Auramina, 23 foram positivas, totalizando 15,65%. A análise estatística através do Teste McNemar revelou existir diferença significativa entre as duas técnicas (p = 0,0004). O valor Kappa foi igual a 0,07, considerado como um grau de concordância fraco. Os resultados encontrados neste estudo nos permitem afirmar que o Método de Faust e cols. foi o mais adequado para o diagnóstico na infecção por Giardia lamblia, entre os métodos analisados.

Modelagem de situações de punção em lajes de concreto armado através do método dos elementos finitos

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um programa computacional, elaborado através do método dos elementos finitos, para análise tridimensional de situações de punção em lajes de concreto armado com e sem armadura de cisalhamento. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para representar o comportamento do concreto. Para a simulação do concreto submetido a um carregamento de longa duração, empregou-se o modelo de camadas superpostas. Este modelo admite que o concreto é constituído por um número conveniente de camadas com a mesma deformação, porém características materiais diferentes. A tensão total é obtida pela soma das contribuições de cada camada. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido no interior do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Assim, os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Desta forma, a matriz de rigidez da armadura tem a mesma dimensão da matriz de rigidez do elemento de concreto, as quais são somadas para a obtenção da matriz de rigidez total Para representar o comportamento após à fissuração do concreto, é utilizado o modelo de fissuras distribuídas, onde apenas as propriedades dos materiais são modificadas e a malha de elementos finitos não necessita de atualização. Sugerem-se duas formulações para a consideração da contribuição do concreto entre fissuras e da redução na capacidade de transferência de corte devido ao aumento da abertura da fissura. Este último é incluído através de uma simplificação, que consiste em atribuir ao módulo de elasticidade transversal, correspondente ao plano fissurado, um valor reduzido. Para comprovar a validade do programa computacional desenvolvido, comparam-se os resultados numéricos com valores experimentais de ensaios realizados por Coelho (1999), Trautwein (2001) e Fusco (1988). Obtiveram-se boas aproximações para lajes com e sem armadura de cisalhamento. Desta forma, o programa computacional desenvolvido pode ser empregado para generalizar resultados experimentais em lajes cogumelo com variação na resistência do concreto, na bitola das barras de armadura, no espaçamento entre as barras e no número de camadas de armadura de cisalhamento.

Estudo e solução da equação de transporte de nêutrons bidimensionais pelo método LTSn para elevadas ordens de quadraturas angulares : LTSn2D - Diag e LTSn2D - DiagExp

O principal objetivo dessa tese consiste em determinar uma solução numéricada equação bidimensional do transporte de nêutrons para elevadas ordens de quadratura angular. Diagonalizando a matriz de transporte LTSN bidimensional , construímos dois algoritmos que se diferenciam pela forma de representar os termos de fuga transversal, que surgem nas equações LTSN integradas transversalmente. Esses termos no método LTSN2D − Diag são expressos como combinação linear dos autovetores multiplicados por exponenciais dos respectivos autovalores. No método LTSN2D − DiagExp os termos de fuga transversal são representados por uma função exponencial com constante de decaimento heuristicamente identificada com parâmetros materiais característicos do meio. A análise epectral desenvolvida permite realizar a diagonalização. Um estudo sobre o condicionamento é feito e também associamos um número de condicionamento ao termo de fuga transversal. Definimos os erros no fluxo aproximado e na fórmula da quadratura, e estabelecemos uma relação entre eles. A convergência ocorre com condições de fronteira e quadratura angular adequadas. Apresentamos os resultados numéricos gerados pelos novos métodos LTSN2D − Diag e LTSN2D − DiagExp para elevadas ordens de quadratura angular para um problema ilustrativo e comparamos com resultados disponíveis na literatura.

Aplicação do método dos elementos finitos para a análise elasto-viscoplástica de peças de concreto armado e protendido, submetidas a estados planos de tensão

O objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de estruturas de concreto armado e protendido, sob estados planos de tensão. O modelo computacional utiliza dois procedimentos distintos, baseados em um modelo elasto-viscoplástico. No primeiro, determina-se a resposta da estrutura ao longo do tempo. Considera-se, nesta etapa, que o material possui comportamento viscoelástico. No segundo, busca-se a resposta da estrutura para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com um comportamento elastoplástico. Um modelo de camadas superpostas é adotado para melhor representar o comportamento viscoelástico do concreto e da armadura protendida, onde estes materiais são compostos de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes propriedades mecânicas e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para representar o concreto fissurado, utiliza-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a armadura passiva quanto a armadura de protensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Desta forma, as matrizes de rigidez das armaduras têm as mesmas dimensões das matrizes de rigidez dos elementos de concreto e ambas são somadas para a obtenção das matrizes de rigidez totais. Para verificar a precisão do modelo computacional, compararam-se resultados numéricos com valores experimentais disponíveis.

Aplicações do método dos elementos discretos em estruturas de concreto

A ciência moderna apresentou significativo avanço a partir do desenvolvimento da análise diferencial. A transformação de equações diferenciais de alta ordem em sistemas de equações algébricas foi possível através do desenvolvimento de métodos numéricos, constituindo este, outro grande avanço. Dentro desses pode-se destacar os métodos de diferenças finitas, dos elementos finitos, dos elementos discretos e mais recentemente, os elementos de contorno. Neste trabalho, faz-se uma contribuição ao desenvolvimento do Método dos Elementos Discretos para aplicações na Mecânica do Contínuo, na Mecânica da Fratura, assim como na determinação do dano em elementos estruturais submetidos a cargas. Neste método, a discretização espacial no modelo se realiza mediante um conjunto de massas ligadas entre se por forças materializadas como um arranjo de barras de treliça com rigidez equivalente ao contínuo que se quer representar, e mediante um esquema de integração explícita, se realiza a integração das equações de movimento no tempo. Verifica-se a validade e a capacidade do método em predizer o efeito de tamanho em elementos de concreto e concreto armado, obtendo-se uma excelente correlação com ensaios encontrados na literatura técnica, além de importantes conclusões a respeito da aplicação de cargas estáticas e dinâmicas, tanto em padrões de fissuração ou ruptura, quanto aos valores limites de resistência dos materiais ou cargas aplicadas, dando-se importância na geração aleatória das propriedades dos materiais mediante o uso do Método de Representação Espectral.

Análise numérica de escoamentos turbulentos tridimensionais empregando o método de elementos finitos e simulação de grandes escalas

O presente trabalho apresenta o estudo e implementação de um algoritmo numérico para análise de escoamentos turbulentos, tridimensionais, transientes, incompressíveis e isotérmicos, através da Simulação de Grande Escalas, empregando o Método de Elementos Finitos. A modelagem matemática do problema baseia-se nas equações de conservação de massa e quantidade de movimento de um fluido quase-incompressível. Adota-se um esquema de Taylor-Galerkin, com integração reduzida e fórmulas analíticas das funções de interpolação, para o elemento hexaédrico de oito nós, com funções lineares para as componentes de velocidade e constante no elemento para a pressão. Para abordar o problema da turbulência, emprega-se a Simulação de Grandes Escalas, com modelo para escalas inferiores à resolução da malha. Foram implementados o modelo clássico de Smagorinsky e o modelo dinâmico de viscosidade turbulenta, inicialmente proposto por Germano et al, 1991. Uma nova metodologia, denominada filtragem por elementos finitos independentes, é proposta e empregada, para o processo de segunda filtragem do modelo dinâmico. O esquema, que utiliza elementos finitos independentes envolvendo cada nó da malha original, apresentou bons resultados com um baixo custo computacional adicional. São apresentados resultados para problemas clássicos, que demonstram a validade do sistema desenvolvido. A aplicabilidade do esquema utilizado, para análise de escoamentos caracterizados por elevados números de Reynolds, é discutida no capítulo final. São apresentadas sugestões para aprimorar o esquema, visando superar as dificuldades encontradas com respeito ao tempo total de processamento, para análise de escoamentos tridimensionais, turbulentos e transientes .

Simulação numérica de esteiras em transição utilizando o método dos contornos virtuais

Simulações Numéricas são executadas em um código numérico de alta precisão resolvendo as equações de Navier-Stokes e da continuidade para regimes de escoamento incompressíveis num contexto da turbulência bidimensional. Este código utiliza um esquema compacto de diferenças finitas de sexta ordem na aproximação das derivadas espaciais. As derivadas temporais são calculadas usando o esquema de Runge-Kuta de terceeira ordem com baixo armazenamento. Tal código numérico fornece uma representação melhorada para uma grande faixa de escalas de comprimento e de tempo. As técnicas dos contornos imersos acopladas ao método dos contornos virtuais permitem modelar escoamentos não-estacionários sobre geometrrias complexas, usando simplesmente uma malha Cartesiana uniforme. Por meio de procedimentos de aproximação/interpolação, as técnicas dos contornos imersos (aproximação Gaussiana, interpolação bilinear e redistribuição Gaussiana), permitem a representação do corpo sólido no interior do campo de escoamento, com a superfície não coincidindo com a malha computacional. O método dos contornos virtuais, proposto originalmente por Peskin, consiste, basicamente, na imposição na superfície e/ou no interior do corpo, de um termo de força temporal acrescentando às equações do momento. A aplicação deste campo de força local leva o fluido ao repouso na superfície do corpo, permitindo obter as condições de contorno de não-deslizamento e de não penetração de fluido na parede. A análise das oscilações induzidas no escoamento-contorno pelo processo de desprendimento de vórtices na esteira do cilindro circular e de geometria retangulares na incidência, para números de Reybolds variando de 40 a 400, confirma a eficiência computacional e a aplicabilidade das técncias implementadas.

O gerenciamento da rotina através do método de estabilização de processos

Esta dissertação apresenta uma abordagem sistemática para garantir a estabilidade dos resultados dos processos e, assim, o alcance das metas de produção e qualidade. Essa abordagem contempla oito etapas principais: (I) identificação do processo crítico, (iI) tratamento do processo crítico, (iil) padronização operacional, (iv) treinamento operacional, (v) operação conforme o padrão, (VI) tratamento de anomalias, (vil) auditoria de padrão e (viiI) controle estatístico de processo. A metodologia proposta, chamada de "Estabilização de Processo", se propõe a garantir a previsibilidade dos resultados dos processos operacionais de maneira focada, através da identificação dos processos críticos, de seus indicadores, de suas metas-padrão e da manutenção do seu resultado numa faixa de domínio que atenda às necessidades dos clientes. As principais vantagens do método são: (I) um método simples e organizado de atividades corretivas e preventivas, (if) a abordagem estatística, que fornece uma base sólida para a tomada de decisões e (iil) o gerenciamento do processo da rotina com foco no par operador-tarefa. Por fim, é apresentado e discutido um estudo de caso em uma indústria siderúrgica, que contribui para a validação do método proposto.