Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50156
ORCID:  http://orcid.org/0009-0006-2638-1042
Tipo do documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Detecção de anomalias nas respostas de vibração de rotores usando técnicas de inteligência artificial
Título(s) alternativo(s): Anomaly detection in rotor vibration responses using artificial intelligence techniques
Autor(es): Marques, Victor Gonçalves
Primeiro orientador: Cavallini Junior, Aldemir Aparecido
Primeiro membro da banca: Silva, Leonardo Rosa Ribeiro da
Segundo membro da banca: Cordiloli, Júlio Apolinário
Resumo: Máquinas rotativas desempenham papel essencial em setores industriais como óleo e gás, geração de energia e mineração, e suas falhas podem resultar em paradas não planejadas, perdas econômicas significativas e riscos à segurança. A análise de vibração destaca-se como uma das principais técnicas de monitoramento da condição, permitindo a identificação precoce de problemas mecânicos e apoiando estratégias de manutenção preditiva. A crescente adoção de sistemas de monitoramento contínuo tem gerado grandes volumes de dados, impondo limitações às abordagens tradicionais baseadas exclusivamente em análises manuais. Esta dissertação propõe e avalia metodologias de Aprendizado de Máquina para detecção de anomalias em respostas de vibração de rotores, com ênfase em estratégias não supervisionadas, alinhadas à realidade industrial de escassez de dados rotulados de falha. O trabalho integra e expande o framework Edge Analytics, desenvolvido pelo Laboratório de Mecânica de Estruturas daUniversidade Federal de Uberlândia (LMEst - UFU), que combina técnicas estatísticas simples e modelos de aprendizado profundo para detecção de anomalias. Além dos modelos originais da arquitetura Edge Analytics—Gates, Autoencoder, DeepAnT e Histogram—são desenvolvidos e avaliados novos modelos baseados em Multilayer Perceptron (MLP) e Long Short-Term Memory (LSTM). Adicionalmente, investiga-se a combinação desses modelos com técnicas de Change Point Detection (CPD), visando aumentar a sensibilidade na identificação de alterações sutis e sustentadas na resposta vibratória. A validação das metodologias é realizada por meio de cinco benchmarks, envolvendo dados numéricos e experimentais de diferentes sistemas rotativos, incluindo rotores apoiados em mancais magnéticos, exaustor industrial e ensaios de degradação de rolamentos. O desempenho é avaliado por métricas clássicas de classificação, com ênfase no F1 score devido ao forte desbalanceamento entre classes. Os resultados indicam que não há um modelo universalmente superior, porém modelos baseados em LSTM e MLP destacam-se em falhas de evolução progressiva, enquanto a combinação com CPD contribui para a detecção de mudanças sutis. Assim, o trabalho fornece subsídios técnicos para aplicação industrial em manutenção preditiva.
Abstract: Rotating machinery plays an essential role in industrial sectors such as oil and gas, power generation and mining, and its failures may result in unplanned shutdowns, significant economic losses and safety risks. Vibration analysis stands out as one of the main condition monitoring techniques, enabling the early identification of mechanical problems and supporting predictive maintenance strategies. The increasing adoption of continuous monitoring systems has led to large volumes of data, imposing limitations on traditional approaches based exclusively on manual analysis. This dissertation proposes and evaluates Machine Learning methodologies for anomaly detection in rotor vibration responses, with emphasis on unsupervised strategies aligned with the industrial reality of scarce labeled fault data. The work integrates and extends the Edge Analytics framework, developed by the Structural Mechanics Laboratory of the Federal University of Uberlândia (LMEst - UFU), which combines simple statistical techniques and deep learning models for anomaly detection. In addition to the original models of the Edge Analytics architecture—Gates, Autoencoder, DeepAnT, and Histogram — new models based on Multilayer Perceptron (MLP) and Long Short-Term Memory (LSTM) are developed and evaluated. Furthermore, the combination of these models with Change Point Detection (CPD) techniques is investigated in order to enhance sensitivity in identifying subtle and sustained changes in vibration responses. The validation of the proposed methodologies is conducted through five benchmarks, involving numerical and experimental data from different rotating systems, including rotors supported by magnetic bearings, an industrial exhaust fan and bearing degradation tests. Performance is assessed using classical classification metrics, with emphasis on the F1 score due to the strong class imbalance. The results indicate that there is no universally superior model, however LSTMand MLP-based models stand out in faults with progressive evolution, while the combination with CPD contributes to the detection of subtle changes. Thus, the study provides technical support for industrial applications in predictive maintenance.
Palavras-chave: Detecção de anomalias
Máquinas rotativas
Vibração de rotores
Inteligência artificial
Anomaly detection
Rotating machines
Rotor vibration
Artificial Intelligence
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
Assunto: Engenharia Mecânica
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Referência: MARQUES, Victor Gonçalves. Detecção de anomalias nas respostas de vibração de rotores usando técnicas de inteligência artificial. 2026. 117 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.642.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.642
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50156
Data de defesa: 8-Ago-2026
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
DetecçãoAnomaliasRespostas.pdf13.38 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons