Monitoramento de danos em rolamentos por análise de vibração com utilização de sensor filme PVDF

dc.contributor.advisorSilva Junior, Wilson Carlos da
dc.contributor.authorDisperati, Giovani Fonseca Ravagnani
dc.date.accessioned2023-10-11T14:33:23Z
dc.date.available2023-10-11T14:33:23Z
dc.date.issued2022-03-28
dc.description.abstractO fluoreto de polivinilideno, conhecido pela sigla PVDF, é um polímero com características piezo e piroelétricas, além de alta estabilidade e resistência química e física que, aliadas ao fácil processamento desse material, o tornam um excelente elemento para uso tecnológico. O PVDF é um material semicristalino flexível, de baixo custo de fabricação e fácil de usinar. Seu uso passa por diversas aplicações, desde sensores até a construção de tubos e dutos para o transporte de água ultrapura. Sua cristalização ocorre em pelo menos quatro fases distintas, alfa, beta, gama e delta, sendo que a fase beta ´e caracterizada por apresentar os comportamentos piezo e piezoelétricos já mencionados. Dadas estas características, trabalhos têm sido desenvolvidos utilizando filmes feitos deste material como sensores para manutenção preditiva baseada em análise de vibração. O objetivo deste trabalho surge da proposta de avaliar o filme PVDF como um sensor aplicado na detecção de falhas em mancais de rolamentos, um dos elementos de máquina mais comuns, uma vez que o PVDF possui características que o tornam candidato a ser uma alternativa aos sensores habitualmente utilizados para este fim. Para tanto, foi construída uma bancada experimental na qual o sensor PVDF foi acoplado aos mancais selecionados como objeto de estudo. Um encapsulamento de alumínio foi usinado para blindagem do sensor `as interferências eletromagnéticas do ambiente, bem como um circuito também foi construído para condicionar do sinal de saída do sensor, de forma que foi possível capturar os sinais de vibrações por meio de um conversor analógico-digital e sistema de aquisição de dados. A partir desta saída foram aplicados m´métodos de análise dos sinais de vibração, de forma a buscar as frequências características de defeitos em rolamentos autocompensadores de rolos com os seguintes danos: desgaste da pista do anel externo e desgaste no elemento rotativo. Para validação dos resultados, os sinais de vibração obtidos com o sensor PVDF foram comparados a um sensor acelerômetro de uso comercial. No arranjo experimental utilizado, a análise dos danos nos rolamentos com uso do filme PVDF mostrou menor definição para representação dos sinais no domínio da frequência quando comparado ao acelerômetro. Os resultados mostraram-se promissores para a utilização do PVDF em aplicações onde seu menor custo seja fator determinante, sugerindo-se assim posteriores investigações de sua utilização por meio de trabalhos futuros.
dc.description.abstract2Polyvinylidene fluoride, known by the acronym PVDF, is a polymer with piezo and pyroelectric characteristics, in addition to high stability and chemical and physical resistance that, combined with the easy processing of this material, make it an excellent element for technological use. PVDF is a flexible, low-cost, easy-to-machine semi-crystalline material. Its use goes through several applications, from sensors to the construction of tubes and ducts for the transport of ultrapure water. Its crystallization occurs in at least four distinct phases, alpha, beta, gamma and delta, and the beta phase is characterized by presenting the aforementioned piezo and pyroelectric behaviors. Given these characteristics, works have been developed using films made of this material as sensors for predictive maintenance based on vibration analysis. The objective of this work arises from the proposal to evaluate the PVDF film as a sensor applied in the detection of failures in rolling bearings, one of the most common machine elements, since PVDF has characteristics that make it a candidate to be an alternative to sensors commonly used for this purpose. For that, an experimental bench was built in which the PVDF sensor was coupled to the selected bearings as the object of study. An aluminum package was machined to shield the sensor from electromagnetic interference from the environment, as well as a circuit was also built to condition the sensor output signal, so that it was possible to capture the vibration signals through an analog-digital converter. and data acquisition system. From this output, methods of analysis of vibration signals were applied, in order to search for the characteristic frequencies of defects in spherical roller bearings with the following damages: wear of the outer ring raceway and wear on the rotating element. To validate the results, the vibration signals obtained with the PVDF sensor were compared to a commercially used accelerometer sensor. In the experimental arrangement used, the analysis of the damage to the bearings using the PVDF film showed lower definition for the representation of the signals in the frequency domain when compared to the accelerometer. The results showed to be promising for the use of PVDF in applications where its lower cost is a determining factor, thus suggesting further investigations of its use through future works.
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.bibliographicCitationDISPERATI, Giovani Fonseca Ravagnani. Monitoramento de danos em rolamentos por análise de vibração com utilização de sensor filme PVDF. 2022. 158 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, São Paulo, 2022.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ifsp.edu.br/handle/123456789/385
dc.identifier2.lattes5461262186426926
dc.publisherIFSP
dc.publisher.campiSÃO PAULO
dc.publisher.programPrograma de Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subject.keywordsManutenção preditiva
dc.subject.keywordsRolamentos
dc.subject.keywordsAnálise de vibração
dc.subject.keywordsPVDF
dc.titleMonitoramento de danos em rolamentos por análise de vibração com utilização de sensor filme PVDF
dc.title.alternativeMonitoring of bearing damage by vibration analysis using a PVDF film sensor
dc.typeTeses e Dissertações
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