Princípio de análise de vibração mecânica

A vibração é uma oscilação de um corpo em torno de uma posição de referência. Ela é um fenômeno quotidiano. A vibração é frequentemente um processo destrutivo, ocasionando falhas nos elementos de máquinas por fadiga (trincas, falhas por rupturas etc.).

O movimento vibratório é a resposta de uma máquina às forças dinâmicas que a excitam. A máquina vibra em várias frequências e estas vibrações se propagam por toda a máquina e estruturas próximas. Vibrações severas induzem a desgaste e fadiga, que certamente são responsáveis por quebras definitivas dos equipamentos.

Os sistemas mecânicos contêm três componentes básicos que interagem entre si e são responsáveis pelo comportamento dinâmico. São eles: mola (Rigidez ou flexibilidade), amortecedor (Dissipação de energia), e massa (inércia), submetidos a forças, eles reagem com deslocamento, velocidade e aceleração;

Quando um sistema massa-mola com amortecimento é colocado em movimento oscilatório, ele terá movimento com amplitude decrescente, e frequência constante. O sistema estará em vibração linear oscilando com uma forma de onda senoidal amortecida em vibração livre até parar, quando toda a sua energia inicial for dissipada em forma de calor.

A resposta senoidal amortecida de um sistema massa-mola-amortecedor pode ser caracterizada pelo seu fator de amortecimento e pelo período Tn. A frequência natural do sistema é o número de ciclos por segundo e é igual ao inverso do período fn-1/Tn.

Multiplicando a frequência em Hertz por 2π obtemos a frequência natural (circular) angular ωn em rd/s. Toda onda senoidal pode ser representada pela equação x(t). A frequência de vibração em movimento livre, sem excitação, é conhecida como frequência natural do sistema massa-mola-amortecedor.

Aumentado a massa do sistema vibratório, o período aumenta e consequentemente a frequência natural decresce.

Como o sistema vibratório possui amortecimento ocorre dissipação de energia, e a amplitude do movimento vai diminuindo com o transcurso do tempo. A frequência natural da amortecida diminui com o aumento do amortecimento e é chamada frequência natural amortecida.

Aumentando a rigidez da estrutura a sua frequência natural aumenta!!! Aumentando a massa da estrutura a sua frequência natural diminui!!! Aumentando o amortecimento da estrutura a sua frequência

A frequência forçada de excitação é a mesma frequência de vibração causada por esta força. Este é o princípio básico para os diagnósticos de defeitos em máquinas rotativas.

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Sobre o autor

Wilson Duarte

Engenheiro Mecânico especialista em Manutenção Preditiva Industrial, Engenharia de Lubrificação e Inspeção em Engrenagens (ênfase em engrenagens para moinhos e fornos), treinamentos realizados no Brasil e Alemanha. Experiência de 24 anos em manutenção industrial, trabalhos realizados nas áreas de Engenharia de Manutenção, Planejamento, Inspeção, Manutenção Mecânica e Elétrica. Conhecimentos nas áreas de Instrumentação e Automação Industrial.

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