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dc.creatorGonçalves, Rafael Piazentin Freire-
dc.date.accessioned2026-08-28T17:49:27Z-
dc.date.available2026-08-28T17:49:27Z-
dc.date.issued2026-08-11-
dc.identifier.citationGONÇALVES, Rafael Piazentin Freire. Multiparametric analysis of a single-stage submersible pump with emphasis on predictive maintenance using optical fiber sensing. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41271-
dc.description.abstractElectrical Submersible Pumps (ESPs) are widely employed in industrial applications that require high operational reliability and continuous operation under severe conditions. In this context, monitoring these machines becomes essential for the early detection of faults, reduction of unplanned downtime, and optimization of maintenance strategies. Therefore, this work proposes a multi-parametric monitoring strategy based on the integration of Fiber Bragg Grating (FBG) sensors and Raman-based Distributed Temperature Sensing (RDTS). The integration of these technologies enables the simultaneous acquisition of thermal and vibrational parameters of the ESP under different operating conditions. FBG sensors were employed for localized vibration measurements, allowing the identification of spectral components associated with the rotational dynamics of the machine and possible mechanical irregularities. In parallel, the RDTS system was used to obtain distributed temperature profiles along the optical fiber installed within the pump, enabling the spatial analysis of thermal gradients within the motor and regions subjected to higher heat dissipation. The proposed monitoring architecture employs independent optical channels for the simultaneous acquisition of signals from the FBG sensors and the RDTS system, enabling an integrated analysis of the thermal and mechanical phenomena occurring in the ESP. While the RDTS system provides the spatial distribution of temperature along the optical fiber, the FBG sensors enable the acquisition of dynamic signals associated with the vibrational behavior of the machine. To validate the proposed methodology, an experimental test bench was developed under controlled conditions, in which the pump was instrumented with the optical sensing system and subjected to tests under different flow rate conditions. The experimental results allowed the identification of spectral signatures associated with the rotational frequency of the motor–pump assembly, as well as components related to mechanical irregularities, such as rotor dynamic eccentricity. In the thermal analysis, the distributed temperature profiles enabled the observation of the spatial and temporal evolution of heating along the instrumented structure, allowing the correlation between the operating conditions of the pump and the thermal distribution of the equipment. Thus, the proposed monitoring strategy integrates thermal and vibrational information into a single optical sensing architecture, providing support for continuous monitoring and predictive maintenance applications in Electrical Submersible Pumps. Furthermore, the proposed methodology has potential applications in different industrial systems that require real-time multiparametric monitoring.pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/pt_BR
dc.subjectBombas centrífugaspt_BR
dc.subjectMáquinas - Manutenção e reparospt_BR
dc.subjectDetectores ópticospt_BR
dc.subjectControle de temperatura - Mediçãopt_BR
dc.subjectVibração - Análisept_BR
dc.subjectCentrifugal pumpspt_BR
dc.subjectMachinery - Maintenance and repairpt_BR
dc.subjectOptical detectorspt_BR
dc.subjectTemperature control - Measurementpt_BR
dc.subjectVibration - Analysispt_BR
dc.titleMultiparametric analysis of a single-stage submersible pump with emphasis on predictive maintenance using optical fiber sensingpt_BR
dc.title.alternativeAnálise multiparamétrica de uma bomba submersível de estágio único com ênfase em manutenção preditiva utilizando sensoriamento a fibra ópticapt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoBombas Submersíveis Elétricas (ESPs) são empregadas em aplicações industriais que demandam elevada confiabilidade operacional e funcionamento contínuo sob condições severas. Nesse contexto, o monitoramento dessas máquinas torna-se fundamental para a detecção precoce de falhas, redução de paradas não programadas e otimização das estratégias de manutenção. Assim, este trabalho propõe uma estratégia de monitoramento multiparamétrico baseada na integração de sensores de Redes de Bragg em Fibra Óptica (FBG) e Sensoriamento Distribuído de Temperatura por espalhamento Raman (RDTS). A integração dessas tecnologias possibilita a aquisição simultânea de parâmetros térmicos e vibracionais da ESP sob diferentes condições operacionais. Os sensores FBG foram utilizados para medições localizadas de vibração, permitindo a identificação de componentes espectrais associadas à dinâmica rotacional da máquina e a possíveis irregularidades mecânicas. Por sua vez, o sistema RDTS foi empregado para obtenção de perfis distribuídos de temperatura ao longo da fibra óptica instalada na bomba, possibilitando a análise espacial dos gradientes térmicos presentes no motor e em regiões sujeitas a maior dissipação de calor. A arquitetura de monitoramento proposta utiliza canais ópticos independentes para aquisição simultânea dos sinais provenientes dos sensores FBG e do sistema RDTS, permitindo a análise integrada dos fenômenos térmicos e mecânicos da ESP. Enquanto o sistema RDTS fornece a distribuição espacial de temperatura ao longo da fibra óptica, os sensores FBG permitem a aquisição de sinais dinâmicos relacionados ao comportamento vibracional da máquina. Para validação da metodologia, foi desenvolvida uma bancada experimental em ambiente controlado, na qual a bomba foi instrumentada com o sistema de sensoriamento óptico e submetida a ensaios sob diferentes condições de vazão. Os resultados experimentais permitiram identificar assinaturas espectrais associadas à frequência de rotação do conjunto, bem como componentes relacionadas a irregularidades mecânicas, como a excentricidade dinâmica do rotor. Na análise térmica, os perfis distribuídos de temperatura possibilitaram observar a evolução espacial e temporal do aquecimento ao longo da estrutura instrumentada, permitindo correlacionar as condições operacionais da bomba com a distribuição térmica do equipamento. Dessa forma, a estratégia de monitoramento proposta integra informações térmicas e vibracionais em uma única arquitetura de sensoriamento óptico, fornecendo suporte para aplicações de monitoramento contínuo e manutenção preditiva em Bombas Submersíveis Elétricas. Além disso, a metodologia apresentada possui potencial de aplicação em diferentes sistemas industriais que demandem monitoramento multiparamétrico em tempo real.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/6272821158433802pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Jean Carlos Cardozo da-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-2310-9159pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9949032159595994pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Dreyer, Uilian José-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9720-4410pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6015434912116988pt_BR
dc.contributor.referee1Hafner, Angelo Alfredo-
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6709710087606410pt_BR
dc.contributor.referee2Silva, Jean Carlos Cardozo da-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-2310-9159pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/9949032159595994pt_BR
dc.contributor.referee3Oliveira, Valmir de-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-5731-6127pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttps://lattes.cnpq.br/1276189869170012pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO::SISTEMAS ELETRONICOS DE MEDIDA E DE CONTROLEpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial

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