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Tipo: Dissertação
Data do documento: 28-Mar-2024
Autor(es): SOARES, João Lucas Lobato
Primeiro(a) Orientador(a): MESQUITA, Alexandre Luiz Amarante
Título: Desenvolvimento de sistema de diagnóstico de falhas em roletes de transportadores de correia
Agência de fomento: 
Citar como: SOARES, João Lucas Lobato. Desenvolvimento de sistema de diagnóstico de falhas em roletes de transportadores de correia. Orientador: Alexandre Luiz Amarante Mesquita. 2024. 123 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Infraestrutura e Desenvolvimento Energético) – Núcleo de Desenvolvimento Amazônico em Engenharia, Universidade Federal do Pará, Tucuruí, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16511. Acesso em:
Resumo: Os transportadores de correia são equipamentos essenciais na indústria de mineração e requerem monitoramento constante para manter uma boa confiabilidade. Com o objetivo de suportar a correia e o material transportado, os roletes são componentes que, constantemente, falham durante a operação, nos quais apresentam defeitos nos rolamentos e desgaste superficial na concha como modos de falha mais comuns. Assim, o monitoramento baseado em manutenção preditiva é essencial, e técnicas de aprendizado de máquina podem ser utilizadas como alternativa para detecção de falhas em equipamentos. Em diagnósticos utilizando aprendizado de máquina, a etapa de seleção de features é importante para evitar a perda de precisão na classificação da condição do equipamento. O presente estudo analisa o desempenho do algoritmo de árvore de decisão e Análise de Variância (ANOVA) como métodos alternativos para redução de dimensionalidade. Inicialmente, os sinais de vibração foram coletados nos roletes de uma bancada de transportador de correia e a Wavelet Packet Decomposition (WPD) foi aplicada aos sinais para obtenção das faixas de energia, que foram utilizadas como features para classificação. Após a determinação das melhores features, duas abordagens foram analisadas para seleção de características: uma com a aplicação do método sem redução de dimensionalidade e outra com a aplicação da árvore de decisão. Adicionalmente, foram empregados diferentes algoritmos de classificação: Máquina de Vetores de Suporte (SVM), k-ésimo Vizinho mais Próximo (kNN) e Rede Neural Artificial (ANN). Como resultados, constatou-se um desempenho superior de acurácia diagnóstica em todas as técnicas com redução de dimensionalidade das características selecionadas pela árvore de decisão. Além disso, SVM, kNN e ANN apresentaram aumentos de acuracidade dentre os modelos de diagnóstico de falha abordados.
Abstract: Belt conveyors are essential equipment in mining industry and require constant monitoring to maintain good reliability. In order to support the belt and the material being conveyed, rollers are components that constantly fail during operation, in which they present faults in bearings and surface wear in the shell as the most common failure modes. Thus, monitoring based on predictive maintenance is essential, and machine learning techniques can be used as an alternative for detecting equipment failures. In diagnostics using machine learning, the feature selection step is important to avoid loss of accuracy in the classification of the equipment's condition. The present study analyzes the performance of the decision tree algorithm and Analysis of Variance (ANOVA) as alternative methods for dimensionality reduction. Initially, the vibration signals were collected on the rollers of a belt conveyor bench and the Wavelet Packet Decomposition (WPD) was applied to the signals to obtain the energy ranges, which were used as features for classification. After the determination of the best features, two approaches were analyzed for the selection of features: one with the application of the method without dimensionality reduction and the other with the application of the decision tree. In addition, different classification algorithms were used: Support Vector Machine (SVM), k-Nearest Neighbor (kNN) and Artificial Neural Network (ANN). As a result, it was found a superior performance of diagnostic accuracy in all techniques with a reduction in the dimensionality of the characteristics selected by the decision tree. In addition, SVM, kNN and ANN showed increases in accuracy ranging among the fault diagnosis models approached.
Palavras-chave: Roletes
Diagnóstico de falha
Wavelet Packet Decomposition
Seleção de features
Aprendizado de máquina
Rollers
Fault diagnosis
Feature selection
Machine learning
Área de Concentração: TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS
Linha de Pesquisa: TECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::CONTROLE DE SISTEMAS MECANICOS
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Núcleo de Desenvolvimento Amazônico em Engenharia - NDAE/Tucuruí
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Infraestrutura e Desenvolvimento Energético
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Fonte URI: Disponível na internet via Sagitta
Aparece nas coleções:Dissertações em Engenharia de Infraestrutura e Desenvolvimento Energético (Mestrado) - PPGINDE/NDAE/Tucuruí

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