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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48467| ORCID: | http://orcid.org/0009-0004-2553-679X |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| Título: | Identificação de desbalanceamento de máquinas rotativas usando metamodelagem cokriging |
| Título (s) alternativo (s): | Unbalance identification of rotating machines using cokriging metamodeling |
| Autor: | Emrich, Thiago Cesar |
| Primer orientador: | Cavallini Junior, Aldemir Aparecido |
| Primer miembro de la banca: | Cavallini Junior, Aldemir Aparecido |
| Segundo miembro de la banca: | Steffen Junior, Valder |
| Tercer miembro de la banca: | Da Silva Junior, Olavo Mecias |
| Resumen: | Juntamente com o desalinhamento, a maior causa de problemas mecânicos em máquinas rotativas deve-se ao desbalanceamento do conjunto rotativo. Entre as diversas técnicas de balanceamento disponíveis, uma das mais utilizadas é por coeficientes de influência. Contudo, esta técnica demanda rodadas com massas de testes, que nem sempre são eficientes, resultando na necessidade de novas tentativas de balanceamento e prolongando o tempo de execução do serviço. Na indústria de óleo e gás, minimizar o tempo de intervenção é sinônimo de aumento de produtividade e redução do lucro cessante, que é a perda financeira devido ao não processamento dos derivados do óleo. Para o caso específico de refinarias (downstream) onde o padrão é não ter máquinas reservas, qualquer intervenção não planejada significa a parada total da unidade. Por isso, explorar novas possibilidades de detecção de desbalanceamento sem a necessidade de rodadas com massa de teste é essencial para reduzir o tempo necessário nesses procedimentos. Neste contexto, este trabalho propõe uma metodologia de balanceamento sem a utilização de massas de teste, no qual através da construção de um Metamodelo Cokriging foi realizada a identificação do desbalanceamento utilizando duas fontes de dados. A primeira, dados experimentais, são os sinais de vibração no tempo coletados diretamente da máquina (dados caros ou de alta fidelidade) e a segunda, dados numéricos, são sinais de vibração gerados a partir de modelo numérico (dados baratos ou de baixa fidelidade). No intuito de validar a metodologia, foram realizadas duas validações: uma validação puramente numérica e uma validação experimental. Para a validação numérica foram utilizados sinais de vibração gerados a partir de modelo numérico (alta fidelidade) e adicionados um ruído de Monte Carlo à rigidez e amortecimento dos mancais e ao módulo de elasticidade do rotor para criar as amostras de baixa fidelidade. Na validação experimental foram realizados testes experimentais utilizando uma bancada de testes Bently Nevada RK 4 Rotor Kit adaptada com mancais de rolamento, onde foram aplicados conjuntos de desbalanceamento em dois planos (nos dois discos) e realizadas as medições de vibração, posteriormente estes dados de vibração (no domínio do tempo) foram divididos em dados de treinamento e validação sendo realizado a validação cruzada (cross validation). Avalidação experimental é fator crucial em estabelecer a metodologia, por exemplo: definir a quantidade ótima de amostras de alta fidelidade e baixa fidelidade a serem inseridas no metamodelo Cokriging para que seu desempenho seja o melhor possível. |
| Abstract: | Along with misalignment, the leading cause of mechanical issues in rotating machinery is unbalance of the rotating assembly. Among the various balancing techniques available, the influence coefficient method is widely used. However, this technique demands test runs with trial masses, which is often inefficient, resulting in the need for new balancing attempts and prolonging service execution time. In the Oil and Gas industry, minimizing intervention time is paramount, directly translating to increased productivity and reduced lost profit, the financial loss due to the non-processing of oil derivatives. Specifically for refineries (downstream), where redundant (spare) machinery is often unavailable, any unscheduled intervention can lead to a complete unit shutdown. Therefore, exploring novel possibilities for unbalance detection without the need for trial mass runs is essential to significantly reduce the time required for these procedures. Thiswork addresses this context by implementing a balancing methodology without the use of test weights using a Cokriging Metamodel. This approach leverages two distinct data sources: experimental data, which consist of time-domain vibration signals collected directly from the machine (high-fidelity or expensive data), and numerical data, which are vibration signals generated from a numerical model (low-fidelity or cheap data). To validate the proposed methodology, two validation phases were conducted: a purely numerical validation and an experimental validation. For the numerical validation, vibration signals generated from a numerical model were utilized as high-fidelity samples and Monte Carlo uncertainty was added to stiffness and damping of the bearings and rotor modulus of elasticity in order to create the low-fidelity samples. For the experimental validation, tests were performed using a test rig (a rotor kit with two disks between bearings). Unbalance sets were applied in two planes (two disks) and vibration measurements in time domain were taken. Subsequently, this vibration data was divided into training and validation datasets and a cross-validation was performed. The experimental validation is a crucial factor in establishing the methodology, for instance, defining the optimal quantity of high-fidelity and low-fidelity samples to be included in the metamodel to maximize its performance. |
| Palabras clave: | Balanceamento sem massas de teste Metamodelagem Cokriging Máquinas rotativas Dados multi-fidelidade |
| Área (s) del CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS |
| Tema: | Engenharia Mecânica Refinarias Mancais lisos (Máquinas) |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
| Cita: | EMRICH, Thiago César. Identificação de desbalanceamento de máquinas rotativas usando metamodelagem cokriging. 2026. 105 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.222. |
| Identificador del documento: | https://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.222 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48467 |
| Fecha de defensa: | 26-feb-2026 |
| 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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