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CPGEI (Doutorado): Felipe Mezzadri - 28/03/18

Defesa Pública de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 28/03/2018
das 13h30 até 16h30
Onde Sede Central: Sala B-205
Nome do Contato Prof. Cicero Martelli
Participantes Prof. Cicero Martelli, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Jean Carlos Cardozo da Silva, Dr. Co-orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Cicero Martelli, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Marco Jose Da Silva, Dr. - UTFPR
Prof. Frederic Conrad Janzen, Dr. - UTFPR
Profa. Paula Medeiros Proença De Gouvêa, Dra. - PUC-Rio
Prof. Aleksander Sade Paterno, Dr. - UDESC
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Instrumentação óptica de máquinas industriais de grande porte para medição de temperatura
Resumo: Este estudo demonstra trabalhos com desenvolvimentos, parametrizações e aplicações de técnicas de sensoriamento óptico para medição de temperatura em máquinas rotativas de grande porte de dois segmentos industriais, gerador hidrelétrico de alta potência e motor diesel ferroviário. Para o primeiro trabalho utilizou-se a técnica com Sensores Distribuídos de Temperatura (DTS) em fibra óptica para monitorar a temperatura do estator de um gerador hidrelétrico de 200MW de potência, o qual resultou em uma instalação dos sensores sobre a superfície do estator. Outra técnica utilizando redes de Bragg em fibra óptica (FBG), foi utilizada para medição de temperatura de um dos trocadores de calor do gerador hidrelétrico, posicionando quinze FBGs multiplexadas na área útil do trocador. E por fim, utilizando a mesma técnica com FBG, foi desenvolvido um transdutor com vinte e quatro FBGs multiplexadas para monitorar a temperatura dos mancais de motor diesel ferroviário. O trabalho mostra o passo a passo do desenvolvimento das técnicas, construções de protótipos e instalações em campo. Os resultados demonstram que as duas técnicas de instrumentação óptica empregadas são promissoras pois possuem vantagens quando comparadas com as técnicas já utilizadas com sensores convencionais. Devido às características intrínsecas dos sensores ópticos aplicados é possível obter mais quantidade de dados do funcionamento das máquinas. Em todos os casos há maior número de elementos sensores que não interferem no sistema monitorado. Com as informações coletadas dos sensores ópticos instalados nas máquinas em questão, foi desenvolvido softwares de análises e sistemas supervisórios com históricos, indicação do estado da máquina e gerações de alarmes, que melhoram o planejamento das manutenções preventiva e preditiva, reduzindo o tempo de máquina parada.
Palavras-chave: Instrumentação óptica; Gerador hidrelétrico; Motor diesel.

Optical instrumentation of large industrial machines for temperature measurement
Abstract:This study demonstrates work with developments, parameterizations and applications of optical sensing techniques for temperature measurement in large rotating machines of two industrial segments, high power hydroelectric generator and locomotive diesel engine. For the first work, the technique was used with Distributed Temperature Sensors (DTS) in optical fiber to monitor the stator temperature of a 200MW hydroelectric generator, which resulted in an installation of the sensors on the stator surface. Another technique using fiber optic Bragg gratings (FBG) was used for temperature measurement of heat exchangers of the hydroelectric generator, placing fifteen FBGs multiplexed in the useful area of the exchanger. Finally, using the same technique with FBG, a transducer was developed with twenty-four FBGs multiplexed to monitor the temperature of the diesel engine bearings. The work shows the step-by-step development of techniques, prototype constructions and field installations. The results demonstrate that the two optical instrumentation techniques used are promising because they have advantages when compared with techniques already used with conventional sensors. Due to the intrinsic characteristics of the applied optical sensors, it is possible to obtain more data of the machines operation. In all cases, more sensors do not interfere with the monitored system. With the information collected from the optical sensors installed in the machines in question, software analysis and supervisory systems with historical data, machine status indication and alarm generations were developed that improve the planning of preventive and predictive maintenance, reducing machine downtime.
Keywords:Optical instrumentation, high power hydroelectric generator; locomotive diesel engine.

Lista de publicações:

ARTIGOS COMPLETOS ACEITOS EM PERIÓDICOS
1.MEZZADRI, F.; JANZEN, F. C.; MARTELLI, G.; CANNING, J; COOK, K.; MARTELLI, C. Optical-fiber sensor network deployed for temperature measurement of large diesel engine. IEEE Sensors Journal, v. 1, p. 1-1, 2018.

ARTIGOS COMPLETOS PUBLICADOS EM PERIÓDICOS
1.DREYER, U. J.; MEZZADRI, F.; DUTRA, G.; DA SILVA, T.; BAVASTRI, C. A.; DA SILVA, E. V.; MARTELLI, C.; DA SILVA, J. C. C. Quasi-Distributed Optical Fiber Transducer for Simultaneous Temperature and Vibration Sensing in High-Power Generators. IEEE Sensors Journal, v. 1, p. 1-1, 2017.
2.DREYER, U. J.; SILVA, E. V.; DI RENZO, A. B.; MEZZADRI, F.; KALINOWSKI, H. J.; OLIVEIRA, V.; MARTELLI, C.; SILVA, J. C. C. Fiber Optic Temperature Sensing in Heat Exchangers and Bearings for Hydro Generators. Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications. , v.14, p.SI-35 - SI-44, 2015.
3.BAZZO, J. P.; MEZZADRI, F.; SILVA, E. V.; PIPA, D. R.; MARTELLI, C.; SILVA, J. C. C. Thermal Imaging of Hydroelectric Generator Stator using a DTS System. IEEE Sensors Journal. Fator de Impacto (2015 JCR): 1,8890, v.PP, p.1 - 1, 2015.

TRABALHOS PUBLICADOS EM ANAIS DE EVENTOS (COMPLETO)
1.MARTELLI, CICERO ; CARDOZO DA SILVA, JEAN CARLOS ; PIPA, DANIEL ; DA SILVA, MARCO JOSÉ ; ZAMARREÑO, CARLOS R. ; CANNING, JOHN ; SCHAPHAUSER, PEDRO E. ; DUTRA, GUILHERME ; DACIUK, RAFAEL ; GALVÃO, JOSÉ R. ; MEZZADRI, FELIPE ; RENZO, ANDRE B. ; DREYER, UILIAN ; WEBER, GUILHERME ; JANECZKO, CESAR ; DA ROCHA, OTONIEL G. . Photonic sensors: from horse racing to horse power. In: 25th International Conference on Optical Fiber Sensors, 2017, Jeju. org.crossref.xschema._1.Title@570e827, 2017. p. 103230W.
2.BAZZO, JOÃO P. ; MEZZADRI, FELIPE ; SILVA, ERLON V. ; PIPA, DANIEL R. ; MARTELLI, CICERO ; CARDOZO DA SILVA, JEAN CARLOS . Thermal Imaging System for Hydroelectric Generator Stator Based on Distributed Optical Sensors. In: Integrated Photonics Research, Silicon and Nanophotonics, 2015, Boston. Advanced Photonics 2015, 2015. p. JM3A.35.
3.SILVA, E. V. ; SANTOS, M. C. ; DILLI, P. I. G. ; FEITOSA, P. H. S. ; DREYER, U. J. ; SOUSA, K. M. ; GALVAO, J. R. ; DUTRA, G. ; DI RENZO, A. B. ; MEZZADRI, F. ; BAZZO, J. P. ; PIPA, D. R. ; OLIVEIRA, V. ; KALINOWSKI, H. J. ; MARTELLI, C. ; SILVA, J. C. C. . Medição de Temperatura Utilizando Sensoriamento Óptico Distribuído e Quase-Distribuído em Geradores Elétricos de Potência. In: VIII Congresso de Inovação Tecnológica em Energia Elétrica CITENEL e IV Seminário de Eficiência Energética no Setor Elétrico - SEENEL, 2015, Costa do Sauípe. ANAIS VIII CITENEL e IV SEENEL, 2015. p. 1-12.
4.BAZZO, JOAO PAULO ; PIPA, DANIEL R. ; MEZZADRI, FELIPE ; DA SILVA, ERLON VAGNER ; MARTELLI, CICERO ; DA SILVA, JEAN CARLOS CARDOZO . Super-resolution algorithm applied in thermal imaging of hydroelectric generators stator using hybrid sensing with DTS and FBG. In: 2015 SBMO/IEEE MTTS International Microwave and Optoelectronics Conference (IMOC), 2015, Porto de Galinhas. 2015 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference (IMOC). p. 1-5.
5.MEZZADRI, FELIPE; BAZZO, JOÃO P. ; MARTELLI, CICERO ; SILVA, ERLON V. ; CARDOZO DA SILVA, JEAN CARLOS . 200 MW hydroelectric generator stator surface temperature monitoring using a DTS system. In: International Conference on Optical Fibre Sensors (OFS24), 2015, Curitiba. org.crossref.xschema._1.Title@400bcc85, 2015. p. 963442-4.
6.SILVA, E. V. ; SANTOS, M. C. ; DILLI, P. I. G. ; FEITOSA, P. H. S. ; DREYER, U. J. ; SOUSA, K. M. ; GALVAO, J. R. ; DUTRA, G. ; DI RENZO, A. B. ; MEZZADRI, F. ; BAZZO, J. P. ; PIPA, D. R. ; MARTELLI, C. ; SILVA, J. C. C. . Mapeamento Térmico Tridimensional de Geradores Elétricos de Alta Potência Empregando Técnicas de Sensoriamento Óptico Distribuído e Quase-Distribuído. In: XXIII SNPTEE - Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica, 2015, Foz do Iguaçú. Anais do XXIII SNPTEE. Rio de Janeiro: CIGRÉ-Brasil, 2015., 2015. p. FI/GGH/18-1-FI/GGH/18-8.
7.BAZZO, JOÃO P. ; MEZZADRI, FELIPE ; MARTELLI, CICERO ; SILVA, ERLON W. ; PIPA, DANIEL R. ; CARDOZO DA SILVA, JEAN CARLOS . Temperature Sensing of High Power Generator Stator using DTS. In: Bragg Gratings, Photosensitivity, and Poling in Glass Waveguides, 2014, Barcelona. Advanced Photonics. Washington: OSA, 2014. p. JTu3A.68.
8.MEZZADRI, FELIPE; MARTELLI, CICERO ; SILVA, ERLON V. ; CARDOZO DA SILVA, JEAN CARLOS . Thermal Mapping of a Radiator in a Hydroelectric Generator using Fiber Bragg Gratings. In: Latin America Optics and Photonics Conference, 2014, Cancun. Latin America Optics and Photonics Conference. p. LTh4A.40.
9.DA SILVA, ERLON VAGNER ; DREYER, UILIAN JOSÉ ; DE MORAIS SOUSA, KLEITON ; BABINSKI, VALDERI JUNOT ; SOMENZI, JONAS ; MEZZADRI, FELIPE ; DE LOURENÇO JUNIOR, IVO ; MARTELLI, CICERO ; CARDOZO DA SILVA, JEAN CARLOS ; JAROSZEWICZ, LESZEK R. . Optical fiber instrumentation of a high power generator and turbine. In: Fifth European Workshop on Optical Fibre Sensors, 2013, Krakow. v. 8794. p. 879446-879446-4.
10.SOUSA, K.M. ; BAZZO, J. P. ; MEZZADRI, F. ; BORTOLOTTI, F. ; MARTELLI, C. ; SILVA, J. C. C. ; PROBST, W. K. . Optical fiber Bragg grating sensors applied on energy conversion systems. In: 2013 SBMO/IEEE MTTS International Microwave and Optoelectronics Conference (IMOC), 2013, Rio de Janeiro. 2013 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave & Optoelectronics Conference (IMOC), 2013. p. 1.
11.SILVA, E. V. ; DREYER, U. J. ; SOUSA, K. M. ; SOMENZI, J. ; MEZZADRI, F. ; BAZZO, J. P. ; OLIVEIRA, V. ; KALINOWSKI, H. J. ; MARTELLI, C. ; SILVA, J. C. C. . Medição de Temperatura do Estator, Radiador e Mancal de um Gerador de Potência de 182 MW Utilizando Sensores a Fibra Ótica. In: VII Congresso de Inovação Tecnológica em Energia Elétrica CITENEL e III Seminário de Eficiência Energética no Setor Elétrico - SEENEL, 2013, Rio de Janeiro. ANAIS VII CITENEL e III SEENEL, 2013, 2013. p. 1-9.
12.MARTELLI, CICERO ; DA SILVA, ERLON V. ; DE MORAIS SOUZA, KLEITON ; MEZZADRI, FELIPE ; SOMENZI, JONAS ; CRESPIN, MARCOS ; KALINOWSKI, HYPOLITO J. ; CARLOS CORDOZA DA SILVA, JEAN ; LIAO, YANBIAO ; JIN, WEI ; SAMPSON, DAVID D. ; YAMAUCHI, RYOZO ; CHUNG, YOUNGJOO ; NAKAMURA, KENTARO ; RAO, YUNJIANG . Temperature sensing in a 175MW power generator. In: OFS2012 22nd International Conference on Optical Fiber Sensor, 2012, Beijing. v. 8421. p. 84212F-84212F-4.

TRABALHOS PUBLICADOS EM ANAIS DE EVENTOS (RESUMO)
1.MARTELLI, C.; SILVA, J. C. C.; SILVA, M. J.; PIPA, D. R.; MEZZADRI, F.; SOUSA, K. M.; BAZZO, J. P.; DUTRA, G.; DREYER, U. J.; GALVAO, J. R.; PATYK, R.; MOREIRA, F.; SCHAPHAUSER, P.; SILVA, M. L.; MORALES, R. E. M. Optical Fiber Sensors: The Last Step Towards Mainstream In: Advanced Photonics - Optical Sensors (Sensors), 2015, Boston. Proceedings of Advanced Photonics 2015. Washington, DC: OSA Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2015). , 2015. p.1 - 1
2.MARTELLI, C.; MEZZADRI, F.; SILVA, J. C. C.; SILVA, M. J.; PIPA, D. R.; SOUSA, K. M.; BAZZO, J. P.; DUTRA, G.; VENDRUSCOLO, T.; DREYER, U. J.; GALVAO, J. R.; PATYK, R.; MORALES, R. E. M. Safety Integrity Level, Fail Safe, Area Zones etc, a Difficult and Expensive Learning Curve towards the Real World In: Proceedings of APOS 2015, 2015, Jeju island. Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Bellingham WA, USA: , 2015. p.1 - 1
3.MARTELLI, CICERO; DA SILVA, MARCO J.; DA SILVA, JEAN C.; MORALES, RIGOBERTO E.; SILVA, ERLON W.; ZAMARREÑO, CARLOS; BARONCINI, VIRGÍNIA; MEZZADRI, FELIPE; PATYK, RODLFO; DUTRA, GUILHERME; BAZZO, JOÃO P.; VENDRUSCOLO, TIAGO P. Photonic Sensors as Imaging Tools for Industrial Monitoring In: Optical Sensors, 2014, Barcelona. Advanced Photonics. Washington: OSA, 2014. p.SeW2C.2 -
4.MARTELLI, CICERO; DA SILVA, MARCO; DA SILVA, JEAN C C.; MORALES, RIGOBERTO; PIPA, DANIEL R.; SILVA, ERLON V.; ZAMARREÑO, CARLOS R.; BARONCINI, VIRGINIA; MEZZADRI, FELIPE; PATYK, RODOLFO; DUTRA, GUILHERME; BAZZO, JOÃO; VENDRUSCOLO, TIAGO. Photonic Sensors: From Crude Oil to Engine Monitoring In: Latin America Optics and Photonics Conference, Cancun. Latin America Optics and Photonics Conference. 2014. p.LTu1A.4 -

PEDIDO DE PATENTE PUBLICADA
1.BAZZO, J. P.; MEZZADRI, F.; SILVA, E. V.; PIPA, D. R.; MARTELLI, C.; DA SILVA, J. C. C. Método para Imageamento Térmico do Estator de um Gerador Empregando Sensores Distribuídos. INPI - Instituto Nacional da Propriedade Industrial, registro nº. BR1020150020627, 29 de janeiro, 2015.

PEDIDO DE PATENTE DEPOSITADA
2.MEZZADRI, F.; BAZZO, J. P.; SILVA, E. V.; MARTELLI, C.; DA SILVA, J. C. C. Método para Monitoramento de Temperatura com Sensores Distribuídos em Estatores de Geradores. INPI - Instituto Nacional da Propriedade Industrial, registro nº BR1020150020619, 29 de janeiro, 2015.

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