NanoTRES - Sensor óptico para medição de tensões residuais mecânicas em pás de rotores de turbinas hidráulicas

Período: 2005 - 2008

Financiador: CNPq

Coordenador: Prof. Armando Albertazzi Gonçalves Júnior, Dr.Eng.

Gerente operacional: Eng. Matias Roberto Viotti, Dr.Ing.

Equipe executora: Armando Albertazzi Gonçalves Júnior, Dr.Eng.; Matias Roberto Viotti, Dr.Ing.; Alberto Xavier Pavim,M.Eng.

Walter Antônio Kapp, Dr.Eng.; Fabio Aparecido Alves da Silva, Ernane Silva e Gustavo Scherer.

 

Objetivos:            O projeto contempla o desenvolvimento e avaliação de um novo sistema óptico primariamente concebido

para medir tensões residuais mecânicas em pás de rotores de turbinas hidráulicas de grande porte. O sistema envolve um novo princípio de medição interferométrico que usa elementos nanoestruturados (elementos ópticos difrativos), que o torna completamente insensível às variações do comprimento de onda do laser, sendo possível empregar laser diodo como fonte de luz, mantendo baixo custo do sensor e viabilizando uma concepção compacta. Técnicas de processamento são utilizadas para medir campos de deslocamentos radiais em uma área de medição circular. O sensor será compactado em um cabeçote de medição que integra um laser diodo, câmera de TV, o elemento nanoestruturado (elemento óptico difrativo), um atuador piezoelétrico, lentes, espelhos e os elementos de fixação. Fará ainda parte do sistema de medição um computador e software de medição que assumirão as funções de aquisição e processamento das imagens e a apresentação de resultados. O processo de medição de tensões residuais envolve duas etapas. É preciso efetuar um pequeno furo na superfície onde se está fazendo a medição. Uma imagem é adquirida antes de efetuar a furação. Ao executar o furo com uma furadeira pneumática de alta rotação, as tensões residuais normais à superfície do furo são aliviadas, o que provoca um campo de deslocamentos na superfície medida. Uma nova imagem é adquirida após a furação. O processamento destas imagens permite a determinação da intensidade e das direções das tensões residuais principais.

 

Resultados:         Sensor óptico utilizando óptica difrativa.​

 

Destaques:          Medições realizadas em campo.

 

Publicações:          Artigos em Congressos:

​a) VIOTTI, Matias Roberto ; ALBERTAZZI, Armando ; SUTÉRIO, Ricardo . A Michelson interferometer as a calibration tool of a radial in-plane digital speckle interferometer. In: XVIII IMEKO WORLD CONGRESS, 2006, Rio de Janeiro. Metrology for a Sustainable Development TC15 Experimental Mechanics, 2006.

b) ALBERTAZZI JR, Armando ; VIOTTI, Matias Roberto ; KAPP, Walter . A radial in-plane DSPI interferometer using diffractive optics for residual stresses measurement. In: 9th International Symposium on Laser Metrology, 2008, Cingapura. Proceeding of SPIE, 2008. v. 7155. p. 715525-1-715525-10.

Publicações em revista:

a) VIOTTI, Matias Roberto ; ALBERTAZZI JR, Armando ; KAPP, Walter . Experimental comparison between a portable DSPI device with diffractive optical element and a hole drilling strain gage combined system. Optics and Lasers in Engineering, v. 46, p. 835-841, 2008.Patente:a) ALBERTAZZI JR, Armando ; VIOTTI, Matias Roberto ; KAPP, Walter . Elemento Óptico Difrativo Axisimétrico, Interferômetro Compreendendo o Mesmo e Método de Medição da Componente Radial de campos de deslocamentos em Superfícies. 2008, Brasil.

Patente:

Privilégio de Inovação. Número do registro: PI0803794-9 A2, data de depósito: 10/04/2008, título: "Elemento Óptico Difrativo Axisimétrico, Interferômetro Compreendendo o Mesmo e Método de Medição da Componente Radial de campos de deslocamentos em Superfícies" .  Instituição(ões) financiadora(s): CNPq.