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ORCID:  http://orcid.org/0009-0003-4057-2409
Tipo do documento: Trabalho de Conclusão de Curso
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Detecção de Folga em Cunhas de Geradores Hidrelétricos via Monitoramento de Parâmetros Vibratórios
Título(s) alternativo(s): Looseness's Detection in Hydrogenerators's Wedges by Monitoring Vibratory Parameters
Autor(es): Araújo, Letícia Lorena
Primeiro orientador: Cavallini Junior, Aldemir
Primeiro coorientador: Duarte, Marcus Antonio
Primeiro membro da banca: Cavallini Junior, Aldemir
Segundo membro da banca: Duarte, Marcus Antonio
Terceiro membro da banca: Brito, Lucas
Resumo: A integridade e a eficiência de geradores hidrelétricos dependem diretamente do sistema de fixação das barras do estator, realizado por cunhas e molas laminadas. Esse conjunto compensa dilatações térmicas e tolerâncias geométricas; contudo, seu afrouxamento configura uma falha crítica. A perda de aperto permite vibrações sob a ação de forças eletromagnéticas, o que acelera a degradação do isolamento e intensifica as correntes parasitas. Consequentemente, o gerador sofre uma redução em sua capacidade de conversão de energia. Diante dessa problemática, este trabalho propõe uma metodologia para classificar o nível de aperto de cunhas magnéticas através do monitoramento de parâmetros vibratórios. A abordagem integra procedimentos experimentais e numéricos em um sistema simplificado (cunha de 200 mm e mola top ripple de 1 mm). Inicialmente, realizou-se a caracterização dinâmica do conjunto em bancada sob excitação por ruído branco para identificar suas frequências naturais. Paralelamente, desenvolveu-se um modelo por Método de Elementos Finitos (MEF), calibrado via otimização paramétrica das propriedades mecânicas. Para a cunha, obteve-se módulo de Young (E) de 35 GPa e coeficiente de Poisson (ν) de 0.2; para a mola, E = 40 GPa e ν =0.2. Com o modelo calibrado, simulações transientes geraram 100 sinais de aceleração para cada condição de aperto: “solto” (compressão de 5 a 11 N) e “preso” (11 a 15 N). A etapa final consistiu no treinamento e validação de três algoritmos de classificação utilizando dados experimentais: k-Nearest Neighbors (KNN), Support Vector Machine (SVM) e Autoencoder. Os resultados demonstraram alta similaridade entre os sinais sintéticos e reais. O algoritmo SVM apresentou o melhor desempenho, com 95% de acurácia, seguido pelo KNN (92%) e pelo Autoencoder (83%), confirmando o potencial do metodologia para a detecção de folgas em cunhas.
Abstract: The integrity and efficiency of hydroelectric generators are directly dependent on the stator bar fastening system, composed of wedges and ripple springs. This assembly compensates for thermal expansion and geometric tolerances; however, its loosening constitutes a critical failure. Insufficient clamping allows vibrations under electromagnetic forces, accelerating insulation degradation and intensifying eddy current losses. Consequently, the generator experiences a reduction in its energy conversion capacity. To address this issue, this work proposes a methodology for classifying the tightness level of magnetic wedges through the monitoring of vibratory parameters. The approach integrates experimental and numerical procedures using a simplified system (200 mm wedge and 1 mm top ripple spring). Initially, the dynamic characterization of the assembly was performed on an experimental bench under white noise excitation to identify its natural frequencies. In parallel, a Finite Element Method (FEM) model was developed and calibrated via parametric optimization of mechanical properties. For the wedge, a Young’s modulus (E) of 35 GPa and a Poisson’s ratio (ν) of 0.2 were obtained; for the spring, E = 40 GPa and ν =0.2. With the calibrated model, transient simulations generated 100 acceleration signals for each condition: “loose” (clamping force from 5 to 11 N) and “tight” (11 to 15 N). The final stage involved the training and validation of three classification algorithms using experimental data: k-Nearest Neighbors (KNN), Support Vector Machine (SVM), and Autoencoder. The results demonstrated high similarity between synthetic and real signals. The SVM algorithm showed the best performance with 95% accuracy, followed by KNN (92%) and Autoencoder (83%), confirming the potential of the methodology for detecting looseness in wedges.
Palavras-chave: Cunhas
Geradores Hidrelétricos
Manutenção Preditiva
Algoritmos de classificação
Detecção de Folga
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Referência: ARAÚJO, Letícia Lorena Conceição. Detecção de Folga em Cunhas de Geradores Hidrelétricos via Monitoramento de Parâmetros Vibratórios. 2026. 44 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48913
Data de defesa: 29-Jan-2026
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