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TÍTULO: Apresentação de casos para metodologias de determinação de parâmetros modais de rotores submersos em fluídos de elevada densidade

TITLE: Presentation of cases for methodologies to determine modal parameters of submerged rotors in high density fluids

autor/author(s): Abdel-Rahman, K.M. & Borges, F.D.D.M.

RESUMO: O estudo do comportamento modal de rotores de turbinas hidráulicas pode ser utilizado para auxiliar na compreensão dos mecanismos de falhas e defeitos que ocorrerem durante sua operação. A análise deste componente engloba conceitos da área de dinâmica e vibrações mecânicas, com a utilização de métodos lastreados em simulações numéricas e procedimentos experimentais. A análise teórica apresenta os conceitos matemáticos relacionados às estruturas e as equações que representam a resposta do conjunto às vibrações naturais e forçadas, enquanto a análise experimental determina de maneira precisa os parâmetros modais do sistema a partir dos resultados de um ensaio de impactação. A Análise Modal Operacional (Operational Modal Analysis - OMA), por sua vez, utiliza estimadores e diversas etapas de decomposição em sinais reais de vibração para a determinação das mesmas grandezas do sistema em operação, porém, dispensando a necessidade de uma excitação externa. Dada a relevância do tema, foram reunidos neste trabalho os principais casos práticos disponíveis na literatura acerca da determinação de parâmetros modais de rotores submersos de turbinas hidráulicas. A pesquisa foi conduzida utilizando a metodologia Prisma, sendo os resultados da triagem subdivididos de acordo com o método empregado na determinação dos parâmetros modais. Por meio desta abordagem verificou-se a predominância dos métodos experimentais.

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ABSTRACT: The study of the modal behavior of hydraulic turbine rotors can be used to aid in the understanding of the failure mechanisms and defects that occur during their operation. The analysis of this component encompasses concepts in the area of dynamics and mechanical vibrations, using methods based on numerical simulations and experimental procedures. The theoretical analysis presents the mathematical concepts related to the structures and the equations that represent the response of the assembly to natural and forced vibrations, while the experimental analysis accurately determines the modal parameters of the system from the results of an impact test. Operational Modal Analysis (OMA), on the other hand, uses estimators and several steps of decomposition in real vibration signals to determine the same quantities of the system in operation, but without the need for external excitation. Given the relevance of the subject, the main practical cases available in the literature concerning the determination of modal parameters of submerged rotors of hydraulic turbines were gathered in this work. The research was conducted using the Prism methodology, and the results of the screening were subdivided according to the method employed in the determination of the modal parameters. Through this approach the predominance of experimental methods was verified.

PALAVRAS-CHAVE: Análise teórica, análise experimental, simulação numérica, parâmetros modais, turbina hidráulica.

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KEYWORDS: Theoretical analysis, experimental analysis, numerical simulation, modal parameters, water turbine.

CITAÇÃO / CITATION: Abdel-Rahman, K.M. & Borges, F.D.D.M. Apresentação de casos para metodologias de determinação de parâmetros modais de rotores submersos em fluídos de elevada densidade. The Academic Society Journal, 6(4) 257-266, 2022. DOI: doi.org/10.32640/tasj.2022.4.257.

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