Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Análise de vibrações para a investigação de falhas mecânicas em grupos hidrogeradores
Autor(es): VELOZO, Douglas Barros
Primeiro Orientador: TIAGO FILHO, Geraldo Lúcio
metadata.dc.contributor.advisor-co1: SOUZA, Júlio César Silva de
Resumo: Diante do cenário atual no qual a matriz elétrica brasileira ainda é extremamente dependente da geração em hidrelétrica, cerca de 61,9 % da energia gerada em 2022, torna importante ações que visem aumentar a disponibilidade das UG (unidades geradoras), bem como aumento de eficiência, sendo fundamental o investimento no controle e monitoramento de vibrações. Portanto, esse trabalho visa contribuir para o avanço do conhecimento no campo acerca do tema análise de vibrações aplicada à investigação de falhas em UG. O foco central é utilizar de técnicas de análise de vibrações como ferramenta para a investigação de falhas de natureza mecânica em Hidrelétricas. As vibrações podem ser oriundas de defeitos mecânicos, elétricos, além das excitações hidráulicas que resultam em diferentes modos de excitação impactando diretamente na disponibilidade das máquinas comprometendo assim a geração. Com base nisso, é abordado técnicas de processamento de sinais, os principais instrumentos utilizados no monitoramento de vibrações e as falhas mais comuns em Unidades Geradoras. Neste trabalho, as principais falhas mecânicas que resultam em vibrações são abordadas de forma detalhada, trazendo ainda o comportamento característico da máquina e a forma de interpretação do defeito face ao espectro de vibração. Também são especificados, de forma minuciosa, os equipamentos utilizados para os ensaios, as configurações e inputs do SDAV (sistema digital de análise de vibração) para coleta de dados, além de todo o procedimento realizado para o balanceamento da máquina em estudo. Os resultados da aquisição dos dados de vibração da UG analisada e que constituiu no estudo de caso deste trabalho, indicaram inicialmente um desbalanceamento severo com uma amplitude de 5,07 mm/s, bem acima do permitido pela norma NRB 10.816. Posteriormente ao balanceamento na qual a UG foi submetida, pode-se observar uma significativa melhora no que diz respeito a vibração, atingindo níveis de 1,48 mm/s, propiciando que a máquina trabalhe dentro do limite da zona A, onde define uma tolerância de até 1,6 mm/s para essa faixa. Por fim, fica a importância do trabalho para o apoio na investigação de defeitos através da análise de vibração em máquinas, realizando uma abordagem preditiva de modo a evitar grandes paradas para manutenção corretiva e prejuízos com quebra de equipamentos. Neste estudo, destacamos que a aplicação de um dispositivo portátil de custo acessível demonstra eficácia na coleta e análise de dados de vibração. Concluímos que é essencial realizar o monitoramento preventivo de vibração em Unidades Geradoras, a fim de promover a segurança operacional.
Abstract: In the current scenario where the Brazilian electrical matrix is still heavily dependent on hydroelectric generation, accounting for approximately 61.9% of energy generated in 2022, actions aimed at increasing the availability of generating units (UG) and improving efficiency become crucial. Investment in vibration control and monitoring is fundamental. This work aims to contribute to advancing knowledge in the field of vibration analysis applied to the investigation of failures in UG. The central focus is on using vibration analysis techniques as a tool to investigate mechanically induced failures in hydroelectric plants. Vibrations may result from mechanical, electrical defects, as well as hydraulic excitations leading to different modes of excitation directly impacting machine availability and compromising power generation. The paper covers signal processing techniques, the main instruments used in vibration monitoring, and the most common failures in generating units. In this work, detailed attention is given to the main mechanical failures that result in vibrations, presenting the characteristic behavior of the machine and the interpretation of defects in relation to the vibration spectrum. The equipment used for tests, configurations, and inputs of the vibration analysis system (SDAV) for data collection are also specified in detail, along with the entire procedure for machine balancing. The results of the vibration data acquisition from the analyzed generating unit, the case study of this work, initially indicated severe unbalance with an amplitude of 5.07 mm/s, well above the limit allowed by the NRB 10,816 standard. Following the balancing procedure, a significant improvement in vibration was observed, reaching levels of 1.48 mm/s, allowing the machine to operate within the A zone limit, which defines a tolerance of up to 1.6 mm/s for this range. In conclusion, the importance of the work lies in supporting the investigation of defects through vibration analysis in machines, adopting a predictive approach to avoid major downtimes for corrective maintenance and losses due to equipment breakdowns. In this study, we emphasize that the use of an affordable portable device proves effective in collecting and analyzing vibration data. We conclude that it is essential to conduct preventive vibration monitoring in Generating Units (UG) to enhance operational safety.
Palavras-chave: Hidrogeradores
Vibrações
Falhas
Processamento de sinais e hidrelétricas
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IRN - Instituto de Recursos Naturais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado Profissional - Engenharia Hídrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4032
Data do documento: 19-Dez-2023
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