Numerical / experimental method for simultaneous determination of internal temperature and thermal properties of metallic and non-metallic materials

The measurement and analysis of temperature in machinery and electric motors is an excellent tool for industrial maintenance. However, the majority of industrial equipment, such as: bearings and hydraulic pumps, do not have thermal sensors internally installed. Therefore, it is common to measure the temperature on accessible regions of the equipment, such as the external surface. However it is known that external temperature depends on the environment and the internal heat source, which may cause uncertainty in the measurement. In order to determine the internal temperature of industrial equipment, this work proposes the development of a numerical-experimental technique based on a non-invasive method. The technique is based on transient one-dimensional thermal model, inverse problems in heat transfer and experimental data to estimate thermal properties and determine internal temperature of industrial equipment. The proposed technique was evaluated with simulated experiments and comparisons with data from scientific literature. The results obtained demonstrated the feasibility and potential of the technique proposed in this workCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoTese (Doutorado)A temperatura é o principal parâmetro mensurado na indústria, um ótimo indicativo do estado de operação de equipamentos. Desse modo, o estudo da variação da temperatura ao longo do tempo permite identificar a necessidade de manutenção de equipamentos industriais. No entanto, a grande maioria dos motores elétricos, mancais e bombas hidráulicas não possuem sensores térmicos em sua parte interna. Logo, é comum na indústria que as condições de funcionamento sejam definidas com base em temperaturas medidas na parte externa, como por exemplo, na superfície ou carcaça de máquinas. Sabe-se, no entanto, que a temperatura externa depende fortemente da fonte de calor interna e de efeitos convectivos e radiativos do meio, o que pode acarretar em incertezas no processo de medição. Com o objetivo de determinar a temperatura interna de equipamentos industriais, este trabalho propõe o desenvolvimento de uma técnica numérica-experimental e de métodos não invasivos para chegar aos objetivos propostos. A técnica é baseada em um modelo térmico transiente unidimensional, problemas inversos em transferência de calor e dados experimentais, de modo a estimar as propriedades térmicas da carcaça do equipamento e determinar a temperatura interna do mesmo. Os resultados obtidos demonstram que se trata de uma técnica promissora