Técnica de diagnóstico de falhas em motores a combustão interna utilizando aprendizagem de máquina

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Marinho, Edilson
Data de Publicação: 2020
Outros Autores: Pinto, Antonio, Formiga, Cleiton, Matamoros, Efrain Pantaleón, Figueroa-Hernández, Carlos, O´Farrill-Enrique, Sandra, Seabra, Eurico
Tipo de documento: Artigo
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/29796
Resumo: O cenário industrial atual aponta o aumento da competitividade industrial, da complexidade de máquinas e equipamentos, dos custos de instalações industriais, produtos de alta demanda acrescido da preocupação com os aspectos de segurança industrial e do meio ambiente. Tal tendência induz as grandes indústrias globais a cada vez mais investirem em dispositivos, tecnologias e ferramentas estinadas a predição de falhas decorrentes de não conformidades e avarias em máquinas, equipamentos e instalações industriais. Diante desse cenário, o campo de atuação que trata da manutenção preditiva, análise de previsão e diagnóstico de falhas ganhou um lugar de destaque, além de diversos investimentos em pesquisa e desenvolvimento, principalmente com políticas voltadas a concepção da indústria 4.0. Com a abordagem da indústria 4.0 é possibilitada a análise de componentes mecânicos em regime dinâmico e resposta em tempo real, ou seja, sem a necessidade de parar a máquina, o que está diretamente relacionado a diminuição dos custos e tempo de produção. Dito isso, a presente tese tem por objetivo apresentar uma nova metodologia na detecção e monitoramento de falhas tribológicas em motores a combustão interna, por meio da aprendizagem de máquinas por métodos não supervisionados e big data, utilizando técnicas de processamento de sinais, dos dados coletados de vibração e nível de pressão sonora do motor, utilizando algoritmos baseados em redes neurais artificiais (RNA) e análise de clusters, criando um sistema inteligente capaz de detectar padrões de falhas, a partir das condições de falhas e variação de carga mecânica em motores a combustão interna ciclo Otto
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Tal tendência induz as grandes indústrias globais a cada vez mais investirem em dispositivos, tecnologias e ferramentas estinadas a predição de falhas decorrentes de não conformidades e avarias em máquinas, equipamentos e instalações industriais. Diante desse cenário, o campo de atuação que trata da manutenção preditiva, análise de previsão e diagnóstico de falhas ganhou um lugar de destaque, além de diversos investimentos em pesquisa e desenvolvimento, principalmente com políticas voltadas a concepção da indústria 4.0. Com a abordagem da indústria 4.0 é possibilitada a análise de componentes mecânicos em regime dinâmico e resposta em tempo real, ou seja, sem a necessidade de parar a máquina, o que está diretamente relacionado a diminuição dos custos e tempo de produção. Dito isso, a presente tese tem por objetivo apresentar uma nova metodologia na detecção e monitoramento de falhas tribológicas em motores a combustão interna, por meio da aprendizagem de máquinas por métodos não supervisionados e big data, utilizando técnicas de processamento de sinais, dos dados coletados de vibração e nível de pressão sonora do motor, utilizando algoritmos baseados em redes neurais artificiais (RNA) e análise de clusters, criando um sistema inteligente capaz de detectar padrões de falhas, a partir das condições de falhas e variação de carga mecânica em motores a combustão interna ciclo OttoThe current industrial scenario points to an increase in industrial competitiveness, in the complexity of machinery and equipment, in the costs of industrial installations, in high demand products, in addition to the concern with aspects of industrial safety and the environment. This trend induces large global industries to increasingly invest in devices, technologies and tools designed to predict failures resulting from non-conformities and breakdowns in machinery, equipment and industrial installations. Given this scenario, the field of action that deals with predictive maintenance, forecast analysis and failure diagnosis has gained a prominent place, in addition to several investments in research and development, mainly with policies aimed at the design of industry 4.0. With the industry 4.0 approach, it is possible to analyze mechanical components in a dynamic regime and respond in real time, that is, without the need to stop the machine, which is directly related to the reduction of costs and production time. That said, the present thesis aims to present a new methodology in the detection and monitoring of tribological failures in internal combustion engines, through machine learning by unsupervised methods and big data, using signal processing techniques, from the collected data engine vibration and sound pressure level, using algorithms based on artificial neural networks (RNA) and cluster analysis, creating an intelligent system capable of detecting fault patterns, based on fault conditions and mechanical load variation in motors internal combustion Otto cycleRevista Cubana de IngenieríaAttribution-NonCommercial 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessTribologiamotores a combustão internaAprendizagem de máquinaBig dataRedes Neurais ArtificiaisDiagnóstico de falhasTécnica de diagnóstico de falhas em motores a combustão interna utilizando aprendizagem de máquinaFault diagnosis technique in internal combustion engines using machine learninginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/articleporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALTécnicaDiagnósticoFalhas_MATAMOROS_2020.pdfTécnicaDiagnósticoFalhas_MATAMOROS_2020.pdfapplication/pdf721532https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/29796/1/T%c3%a9cnicaDiagn%c3%b3sticoFalhas_MATAMOROS_2020.pdfa2bf2be7aaa67347a192a33c9338740bMD51TEXTTécnicaDiagnósticoFalhas_MATAMOROS_2020.pdf.txtTécnicaDiagnósticoFalhas_MATAMOROS_2020.pdf.txtExtracted texttext/plain52313https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/29796/4/T%c3%a9cnicaDiagn%c3%b3sticoFalhas_MATAMOROS_2020.pdf.txt132edb70bbfa1470837ff709c6da60a6MD54THUMBNAILTécnicaDiagnósticoFalhas_MATAMOROS_2020.pdf.jpgTécnicaDiagnósticoFalhas_MATAMOROS_2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1739https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/29796/5/T%c3%a9cnicaDiagn%c3%b3sticoFalhas_MATAMOROS_2020.pdf.jpg0e5a2531f7686290206b972ed15ba79fMD55CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8920https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/29796/2/license_rdf728dfda2fa81b274c619d08d1dfc1a03MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81484https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/29796/3/license.txte9597aa2854d128fd968be5edc8a28d9MD53123456789/297962020-08-16 04:12:09.994oai:https://repositorio.ufrn.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2020-08-16T07:12:09Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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