Multiclassificador inteligente de falhas no domínio do tempo em motores de indução trifásicos alimentados por inversores de frequência

Os motores de indução desempenham um importante papel na indústria, fato este que destaca a importância do correto diagnóstico e classificação de falhas ainda em fase inicial de sua evolução, possibilitando aumento na produtividade e, principalmente, eliminando graves danos aos processos e às máquinas. Assim, a proposta desta tese consiste em apresentar um multiclassificador inteligente para o diagnóstico de motor sem defeitos, falhas de curto-circuito nos enrolamentos do estator, falhas de rotor e falhas de rolamentos em motores de indução trifásicos acionados por diferentes modelos de inversores de frequência por meio da análise das amplitudes dos sinais de corrente de estator no domínio do tempo. Para avaliar a precisão de classificação frente aos diversos níveis de severidade das falhas, foram comparados os desempenhos de quatro técnicas distintas de aprendizado de máquina; a saber: (i) Rede Fuzzy Artmap, (ii) Rede Perceptron Multicamadas, (iii) Máquina de Vetores de Suporte e (iv) k-Vizinhos-Próximos. Resultados experimentais obtidos a partir de 13.574 ensaios experimentais são apresentados para validar o estudo considerando uma ampla faixa de frequências de operação, bem como regimes de conjugado de carga em 5 motores diferentes.

Desenvolvimento de um método para diagnose de falhas na operação de navios transportadores de gás natural liquefeito através de redes bayesianas.

O Gás Natural Liquefeito (GNL) tem, aos poucos, se tornado uma importante opção para a diversificação da matriz energética brasileira. Os navios metaneiros são os responsáveis pelo transporte do GNL desde as plantas de liquefação até as de regaseificação. Dada a importância, bem como a periculosidade, das operações de transporte e de carga e descarga de navios metaneiros, torna-se necessário não só um bom plano de manutenção como também um sistema de detecção de falhas que podem ocorrer durante estes processos. Este trabalho apresenta um método de diagnose de falhas para a operação de carga e descarga de navios transportadores de GNL através da utilização de Redes Bayesianas em conjunto com técnicas de análise de confiabilidade, como a Análise de Modos e Efeitos de Falhas (FMEA) e a Análise de Árvores de Falhas (FTA). O método proposto indica, através da leitura de sensores presentes no sistema de carga e descarga, quais os componentes que mais provavelmente estão em falha. O método fornece uma abordagem bem estruturada para a construção das Redes Bayesianas utilizadas na diagnose de falhas do sistema.

Estudo de catalisadores de Ni/ZnO promovidos com CeO2 aplicados em reações de reforma a vapor do etanol e acetona

A produção de energia é um dos grandes desafios deste século, principalmente com a necessidade no desenvolvimento de processos que utilizem preferencialmente fontes renováveis. Nesse contexto, é claro o interesse por pesquisas baseada no hidrogênio. Porém, os ganhos ambientais efetivos estão associados também à matéria-prima usada no processo de geração do hidrogênio, senso assim mais significativo quando do uso de fontes renováveis. No presente trabalho foi estudado o efeito da adição de diferentes teores de CeO2 em catalisadores de NiZnO, preparados pelo método da co-precipitação. Os catalisadores foram estudados frente à reação de reforma a vapor do etanol (RVE) para produção de H2, e no decorrer do trabalho foi pertinente incluir o estudo da reforma a vapor da acetona (RVA), como complemento dos estudos da RVE. Além disso, esta é uma molécula modelo para reforma a vapor do bio-óleo. Nos sistemas catalíticos sintetizados houve a formação da liga NiZn3, o que aparenta proporcionar um efeito sinérgico entre esses elementos. Observou-se um efeito altamente promotor do CeO2 com relação a diminuição do coque formado, devido a uma menor da formação da acetona, durante as etapas de reforma do etanol. O que consequentemente interferiu na produção de H2. O catalisador contendo 20% de CeO2 denominado NiZn20Ce apresentou um desempenho altamente promissor, pois de acordo com as análises de DRIFT, a presença do CeO2 levou a formação de espécies de formiato, o que consequentemente interferiu em uma menor formação de coque e maior produção de H2. Foi comprovado também que a natureza dos depósitos carbonáceos depende tanto do substrato utilizado quanto das etapas precursoras inicias que levarão a formação desse coque, sendo o ponto chave para um melhor desempenho do catalisador.

Catalisadores Ni/MgO-SiO2 aplicados na reação de reforma a vapor de glicerol

Catalisadores de Ni (10% em massa) suportado em matrizes mistas MgO-SiO2 foram aplicados na reação de reforma a vapor de glicerol. Os efeitos do teor de MgO como aditivo e do método de preparação foram avaliados frente às propriedades físico-químicas e texturais dos materiais; assim como à atividade, seletividade, estabilidade e formação de carbono na reforma a vapor do glicerol. Os catalisadores foram preparados com diferentes teores mássicos de MgO (10%, 30% e 50%) sobre SiO2 comercial, utilizando processo via seca (mistura física) e via úmida (impregnação sequencial com diferentes solventes: água, etanol e acetona). Foram utilizadas as técnicas de caracterização de espectroscopia de energia dispersiva de raios X, fisissorção de nitrogênio, difratometria de raios X, termogravimetria, difratometria de raios X in situ com O2, redução a temperatura programada com H2, difratometria de raios X in situ com H2, dessorção a temperatura programada com H2 e microscopia eletrônica de varredura. Foi observado que o Ni(II) interage de forma variada com os suportes com diferentes teores de MgO, e que a polaridade do solvente de impregnação utilizado no processo de preparação influencia as propriedades dos catalisadores. A fim de verificar a atividade, seletividade e deposição de carbono; os catalisadores foram testados na reação de reforma a vapor de glicerol a 600oC, por um período de 5h e razão molar água:glicerol de 12:1. Após as reações, os catalisadores foram novamente submetidos às análises de termogravimetria, difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura, visando a caracterização dos depósitos de carbono obtidos durante o processo catalítico. Os catalisadores de matrizes mistas se mostraram ativos e apresentaram seletividades similares para os produtos gasosos CH4, CO e CO2, além de um alto rendimento em H2. Observou-se que a adição de MgO no suporte, aumentou a dispersão do Ni(II) no material, que por sua vez, influenciou na quantidade de carbono depositado ao longo da reação. A polaridade do solvente de impregnação também teve influência na dispersão metálica, sendo que, quanto menor a polaridade do solvente, maior foi a dispersão obtida no catalisador, e menor a deposição de carbono na reação. O material que apresentou o melhor desempenho catalítico frente ao rendimento de H2 e à deposição de carbono, foi o catalisador preparado com 30% de MgO com etanol como solvente de impregnação.

Mitigação de falhas críticas em sistemas produtivos.

O cenário competitivo e globalizado em que as empresas estão inseridas, sobretudo a partir do século XXI, associados a ciclos de vida cada vez menores dos produtos, rigorosos requisitos de qualidade, além de políticas de preservação do meio ambiente, com redução de consumo energético e de recursos hídricos, somadas às exigências legais de melhores condições de trabalho, resultaram em uma quebra de paradigma nos processos produtivos até então concebidos. Como solução a este novo cenário produtivo pode-se citar o extenso uso da automação industrial, fato que resultou em sistemas cada vez mais complexos, tanto do ponto de vista estrutural, em função do elevado número de componentes, quanto da complexidade dos sistemas de controle. A previsibilidade de todos os estados possíveis do sistema torna-se praticamente impossível. Dentre os estados possíveis pode-se citar os estados de falha que, dependendo da severidade do efeito associado à sua ocorrência, podem resultar em sérios danos para o homem, o meio ambiente e às próprias instalações, caso não sejam corretamente diagnosticados e tratados. Fatos recentes de catástrofes relacionadas à sistemas produtivos revelam a necessidade de se implementar medidas para prevenir e para mitigar os efeitos da ocorrência de falhas, com o objetivo de se evitar a ocorrência de catástrofes. De acordo com especialistas, os Sistemas Instrumentados de Segurança SIS, referenciados em normas como a IEC 61508 e IEC 61511, são uma solução para este tipo de problema. Trabalhos publicados tratam de métodos para a implementação de camadas SIS de prevenção, porém com escassez de trabalhos para camadas SIS de mitigação. Em função do desconhecimento da dinâmica do sistema em estado de falha, técnicas tradicionais de modelagem tornam-se inviáveis. Neste caso, o uso de inteligência artificial, como por exemplo a lógica fuzzy, pode se tornar uma solução para o desenvolvimento do algoritmo de controle, associadas a ferramentas de edição, modelagem e geração dos códigos de controle. A proposta deste trabalho é apresentar uma sistemática para a implementação de um sistema de controle para a mitigação de falhas críticas em sistemas produtivos, com referência às normas IEC 61508/61511, com ação antecipativa à ocorrência de catástrofes.

Feasibility of Soil Vapor Extraction Systems in Low Permeability Soils

Soil vapor extraction (SVE)systems can be used to remediate enviornmental sites that have been contaminated with petroleum products. However, SVE systems rely on pore space in soils to draw the vapors through the soil, creating a vacuum. Therefore, SVE systems are not as effective when used in low permeability soils. This study aims to determine whether SVE systems can be used on low permeability soils in conjunction with companion technologies. The results indicate that SVE systems can be utilized in low permeability soils if used in conjunction with companion technologies that increase soil permeability and cantaminant volatilization. The promising companion technology is six-phase soil heating, based on contamination removal rate and cost estimates.

Vapor-liquid equilibria using the Gibbs energy and the common tangent plane criterion

Phase thermodynamics is often perceived as a difficult subject that many students never become fully comfortable with. The Gibbsian geometrical framework can help students to gain a better understanding of phase equilibria. An exercise to interpret the vapor-liquid equilibrium of a binary azeotropic mixture, using the equilibrium condition based on the common tangent plane criterion (the Gibbs stability test), is presented in this paper. From a T-composition phase diagram for the mixture, the temperature is set at different values: above, intermediate to, and below the boiling temperatures of the pure components, to intersect different regions of the system. Students prepare an Excel spreadsheet where the Gibbs energy of mixing of the vapor and liquid mixtures are calculated and represented over the whole range of compositions and then, apply the Gibbs stability test to ascertain the aggregation state of the system and to calculate the VL phase equilibrium compositions. Finally, Matlab is used to generate the 3D Gibbs energy of mixing surfaces for both phases over the whole range of temperatures which facilitates the geometrical interpretation of the vapor-liquid equilibrium.

Cálculo del equilibrio líquido-vapor. Diagramas de equilibrio

Diagramas y cálculo del equilibrio líquido vapor.

A new technique for recovering energy in thermally coupled distillation using vapor recompression cycles

Even though it has been proved that a fully thermally coupled distillation (TCD) system minimizes the energy used by a sequence of columns, it is well-known that vapor/liquid transfers between different sections produce an unavoidable excess of vapor (liquid) in some of them, increasing both the investment and operating costs. It is proposed here to take advantage of this situation by extracting the extra vapor/liquid and subjecting it to a direct/reverse vapor compression cycle. This new arrangement restores the optimal operating conditions of some of the affected sections with energy savings of around 20–30% compared with conventional TCD columns. Various examples, including the direct and reverse vapor recompression cycles, are presented. Furthermore, in each example, all possible modes of distillation (direct, indirect and Petlyuk distillation) with and without vapor recompression cycles (VRC) are compared to ensure that this approach delivers the best results.

Mapping Binary Liquid-Vapor or Liquid-Liquid-Vapor Equilibria Regions, including the Different Azeotropic Behaviours, as a Function of the NRTL Binary Parameters

13th Mediterranean Congress of Chemical Engineering (Sociedad Española de Química Industrial e Ingeniería Química, Fira Barcelona, Expoquimia), Barcelona, September 30-October 3, 2014

Isothermal (liquid + liquid) equilibrium data at T = 313.15 K and isobaric (vapor + liquid + liquid) equilibrium data at 101.3 kPa for the ternary system (water + 1-butanol + p-xylene)

The (vapor + liquid), (liquid + liquid) and (vapor + liquid + liquid) equilibria of the ternary system (water + 1-butanol + p-xylene) have been determined. (Water + 1-butanol + p-xylene) is a type 2 heterogeneous ternary system with partially miscible (water + 1-butanol) and (water + p-xylene) pairs. By contrast, (1-butanol + p-xylene) is totally miscible under atmospheric conditions. This paper examines the (vapor + liquid) equilibrium in both heterogeneous and homogeneous regions at 101.3 kPa of pressure. (Liquid + liquid) equilibrium data at T = 313.15 K have also been determined, and for comparison, the obtained experimental data have been calculated by means of several thermodynamic models: UNIQUAC, UNIFAC and NRTL. Some discrepancies were found between the (vapor + liquid + liquid) correlations; however, the models reproduced the (liquid + liquid) equilibrium data well. The obtained data reveal a ternary heterogeneous azeotrope with mole fraction composition: 0.686 water, 0.146 1-butanol and 0.168 p-xylene.