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ORCID:  http://orcid.org/0009-0009-7762-3058
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Mapeamento dos coeficientes dinâmicos de selos planos de máquinas rotativas
Título (s) alternativo (s): Mapping of the dynamic coefficients of rotating machinery plain seals
Autor: Macedo Chagas, Kaíque César
Primer orientador: Cavallini Júnior, Aldemir Aparecido
Primer miembro de la banca: Steffen Júnior, Valder
Segundo miembro de la banca: Santos, Ilmar Ferreira
Resumen: Os selos mecânicos são elementos amplamente empregados em máquinas rotativas e projetados para prevenir o vazamento de fluidos. O estudo sobre o comportamento de seus coeficientes dinâmicos é indispensável no contexto da Dinâmica de Máquinas Rotativas. Geralmente, selos são incluídos nas equações do movimento de rotores através de coeficientes de rigidez e amortecimento, influenciando diretamente a resposta de vibração e a estabilidade operacional dessas máquinas. Os coeficientes dinâmicos de selos mecânicos com geometria simples, como os selos planos, são determinados por meio de modelos matemáticos/físicos simplificados para o escoamento do fluido lubrificante do selo, conhecidos como bulk-flow models. Uma simplificação comumente adotada nesse tipo de modelo é considerar que a posição do centro do eixo é concêntrica ao selo, desconsiderando assim as variações significativas que ocorrem nos valores dos coeficientes dinâmicos calculados para posições excêntricas. Consequentemente, ao relacionar os deslocamentos e velocidades do centro do rotor com coeficientes de rigidez e amortecimento calculados para uma posição concêntrica, os efeitos de tais variações podem não ser representados na resposta de vibração ao desbalanceamento. Nesse sentido, o presente trabalho propõe um bulk-flow model para calcular os coeficientes dinâmicos de selos planos utilizando o Método dos Volumes Finitos (MVF) e sem simplificações acerca da posição do centro do rotor, desenvolvido em ambiente Python e integrado com a biblioteca de análise rotordinâmica Rotordynamic Open-Source Software (ROSS). E, além disso, avaliar o impacto das variações desses coeficientes dinâmicos com a posição do centro do rotor na resposta de vibração ao desbalanceamento de uma bomba de injeção de água através da análise comparativa entre a resposta de vibração ao desbalanceamento determinada considerando coeficientes dinâmicos calculados para uma posição concêntrica ao selo com a resposta de vibração ao desbalanceamento calculada considerando que os coeficientes dinâmicos variam de acordo com a posição do centro do rotor, utilizando para isso o mapeamento dos coeficientes dinâmicos e metamodelagem Kriging.
Abstract: Mechanical seals are widely used components in rotating machinery, designed to prevent fluid leakage. The study of their dynamic coefficients is essential in the context of Rotating Machinery Dynamics. Typically, seals are incorporated into the equations of motion of rotors through stiffness and damping coefficients, directly influencing the vibration response and operational stability of these machines. The dynamic coefficients of mechanical seals with simple geometries, such as plain seals, are determined using simplified mathematical/physical models for the seal's lubricant fluid flow, known as bulk-flow models. A common simplification in such models is assuming the shaft center position is concentric with the seal, thereby neglecting significant variations in the dynamic coefficients calculated for eccentric positions. Consequently, when relating the rotor center's displacements and velocities with stiffness and damping coefficients calculated for a concentric position, the effects of these variations may not be accurately represented in the vibration response to unbalance. In this context, the present work proposes a bulk-flow model to calculate the dynamic coefficients of plain seals using the Finite Volume Method (FVM) without simplifications regarding the rotor center's position. The model is developed in a Python environment and integrated with the Rotordynamic Open-Source Software (ROSS) library. Furthermore, this work evaluates the impact of variations in these dynamic coefficients with the rotor center's position on the vibration response to unbalance of a water injection pump. This is achieved through a comparative analysis between the vibration response to unbalance determined using dynamic coefficients calculated for a position concentric with the seal and the vibration response to unbalance obtained considering dynamic coefficients varying with the rotor center's position, using for that the mapping of the dynamic coefficients and Kriging metamodels.
Palabras clave: Selos Planos
Kriging
Mapeamento
Resposta de Vibração
Volumes Finitos
Plain Seals
Mapping
Vibration Response
Finite Volumes
Área (s) del CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
Tema: Engenharia mecânica
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Cita: MACEDO CHAGAS, Kaíque César. Mapeamento dos coeficientes dinâmicos de selos planos de máquinas rotativas. 2025. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.44.
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.44
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44902
Fecha de defensa: 12-feb-2025
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Aparece en las colecciones:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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