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MAPA - VIBRAÇÕES MECÂNICAS E ACÚSTICAS - 51/2024
QUESTÃO 1

A análise de vibrações em máquinas rotativas é um assunto essencial na Engenharia
Mecânica, desempenhando um papel fundamental na identificação e compreensão de
fenômenos que impactam diretamente o desempenho e a integridade desses sistemas
dinâmicos. No escopo da disciplina, observamos que diferentes tipos de vibrações
mecânicas podem ocorrer. Contudo, no âmbito específico da manutenção, a vibração
forçada não amortecida desponta como um modo indesejado de vibração, cujos efeitos
podem ser catastróficos.
A vibração forçada, quando não amortecida, assume uma natureza preocupante,
acarretando em desgaste acelerado de componentes e comprometendo a eficiência
global do sistema. A possibilidade de ressonância, um fenômeno temido nesse
contexto, aumenta significativamente. Em máquinas rotativas, especialmente aquelas
que incorporam engrenagens, a vibração descontrolada pode desencadear
desalinhamentos prejudiciais, fadiga prematura de materiais e, em última instância,
falhas catastróficas.
Diante desse cenário, é imprescindível uma compreensão profunda dos princípios
teóricos subjacentes à análise de vibração.
Suponha que você atue na área de manutenção de uma grande empresa especializada
na fabricação de máquinas agrícolas. Em um determinado sistema de transmissão,
ocorreu a quebra de um dente de uma das engrenagens.
Antes de iniciar uma análise de vibração no sistema, ao ter acesso aos dados das
engrenagens, você optou por esboçar como seria o comportamento do espectro
vibracional caso as engrenagens estivessem em perfeito estado.
ETAPA 1
Considerando que você optou por uma rotação do motor igual a 40,1 Hz, faça um
esboço dos três picos que deveriam ser observados no espectro do sistema de
transmissão sem defeitos. Utilize os dados da representação a seguir (Figura 1). Ao
desenhar o espectro vibracional, não é necessário se preocupar com os valores do eixo
Y (amplitude); simplesmente reproduza os possíveis picos em escala, representando o
que deve ser maior, intermediário e menor. No entanto, calcule os valores do eixo X
(frequência).
Fonte: Algetec.
a) Complete a tabela com os valores aproximados das frequências que você calculou.
Indique todas as etapas e justificativas de cálculo de forma clara. Demonstre como você
obteve os valores da Tabela 1, a partir dos dados fornecidos. Valores não
acompanhados de justificativas serão excluídos. Assegure-se de utilizar números inteiros
na resposta final (Tabela 1).
Fonte: A autora.
b) Elabore o esboço do espectro, posicionando os picos nos valores aproximados e com
alturas proporcionais uns aos outros.
Fonte: A autora.
ETAPA 2
Agora, você terá a oportunidade de utilizar um simulador para avaliar o espectro gerado
pelo sistema de transmissão com defeito. Para isso, empregue o Esquemático 1 do
Laboratório Virtual.
- No Esquemático 1, o pinhão atua como engrenagem motora, com 23 dentes (sendo
que 1 está quebrado). Mantenha a velocidade de rotação do motor igual a 40,1 Hz.
Fonte: Algetec.
a) Após preparar a bancada e realizar o teste, você fornecerá uma captura de tela que
apresente o espectro obtido com uma velocidade de rotação igual a 40,1 Hz. Nesse
espectro, sua tarefa será identificar os três picos que surgem após o valor de 20 Hz
(ignorando picos inferiores).
b) Registre os valores aproximados das frequências dos três picos na Tabela 2.
Fonte: A autora.
c) Compare o espectro obtido no simulador, assim como os valores das frequências,
com o espectro que você delineou na Etapa 1. Identifique as diferenças entre eles.
ETAPA 3
Conclua a respeito do comportamento do espectro obtido na Etapa 2 e explique de
maneira sucinta como a análise de espectro vibracional é conduzida para identificação
de falhas em engrenagens. Além disso, comente sobre outras falhas que podem ser
identificadas, como desgaste dos dentes ou folga insuficiente. Certifique-se de
referenciar a fonte de suas pesquisas, tanto no texto quanto ao final do arquivo de
resposta. Caso utilize material on-line, insira o link da fonte.

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(43)98816 5388 ASSESSORIA MAPA - VIBRAÇÕES MECÂNICAS E ACÚSTICAS - 51 2024.docx

  • 1. MAPA - VIBRAÇÕES MECÂNICAS E ACÚSTICAS - 51/2024 QUESTÃO 1  A análise de vibrações em máquinas rotativas é um assunto essencial na Engenharia Mecânica, desempenhando um papel fundamental na identificação e compreensão de fenômenos que impactam diretamente o desempenho e a integridade desses sistemas dinâmicos. No escopo da disciplina, observamos que diferentes tipos de vibrações mecânicas podem ocorrer. Contudo, no âmbito específico da manutenção, a vibração forçada não amortecida desponta como um modo indesejado de vibração, cujos efeitos podem ser catastróficos. A vibração forçada, quando não amortecida, assume uma natureza preocupante, acarretando em desgaste acelerado de componentes e comprometendo a eficiência global do sistema. A possibilidade de ressonância, um fenômeno temido nesse contexto, aumenta significativamente. Em máquinas rotativas, especialmente aquelas que incorporam engrenagens, a vibração descontrolada pode desencadear desalinhamentos prejudiciais, fadiga prematura de materiais e, em última instância, falhas catastróficas.
  • 2. Diante desse cenário, é imprescindível uma compreensão profunda dos princípios teóricos subjacentes à análise de vibração. Suponha que você atue na área de manutenção de uma grande empresa especializada na fabricação de máquinas agrícolas. Em um determinado sistema de transmissão, ocorreu a quebra de um dente de uma das engrenagens. Antes de iniciar uma análise de vibração no sistema, ao ter acesso aos dados das engrenagens, você optou por esboçar como seria o comportamento do espectro vibracional caso as engrenagens estivessem em perfeito estado. ETAPA 1 Considerando que você optou por uma rotação do motor igual a 40,1 Hz, faça um esboço dos três picos que deveriam ser observados no espectro do sistema de transmissão sem defeitos. Utilize os dados da representação a seguir (Figura 1). Ao desenhar o espectro vibracional, não é necessário se preocupar com os valores do eixo Y (amplitude); simplesmente reproduza os possíveis picos em escala, representando o que deve ser maior, intermediário e menor. No entanto, calcule os valores do eixo X (frequência). Fonte: Algetec.
  • 3. a) Complete a tabela com os valores aproximados das frequências que você calculou. Indique todas as etapas e justificativas de cálculo de forma clara. Demonstre como você obteve os valores da Tabela 1, a partir dos dados fornecidos. Valores não acompanhados de justificativas serão excluídos. Assegure-se de utilizar números inteiros na resposta final (Tabela 1). Fonte: A autora. b) Elabore o esboço do espectro, posicionando os picos nos valores aproximados e com alturas proporcionais uns aos outros. Fonte: A autora.
  • 4. ETAPA 2 Agora, você terá a oportunidade de utilizar um simulador para avaliar o espectro gerado pelo sistema de transmissão com defeito. Para isso, empregue o Esquemático 1 do Laboratório Virtual. - No Esquemático 1, o pinhão atua como engrenagem motora, com 23 dentes (sendo que 1 está quebrado). Mantenha a velocidade de rotação do motor igual a 40,1 Hz. Fonte: Algetec. a) Após preparar a bancada e realizar o teste, você fornecerá uma captura de tela que apresente o espectro obtido com uma velocidade de rotação igual a 40,1 Hz. Nesse espectro, sua tarefa será identificar os três picos que surgem após o valor de 20 Hz (ignorando picos inferiores). b) Registre os valores aproximados das frequências dos três picos na Tabela 2.
  • 5. Fonte: A autora. c) Compare o espectro obtido no simulador, assim como os valores das frequências, com o espectro que você delineou na Etapa 1. Identifique as diferenças entre eles. ETAPA 3 Conclua a respeito do comportamento do espectro obtido na Etapa 2 e explique de maneira sucinta como a análise de espectro vibracional é conduzida para identificação de falhas em engrenagens. Além disso, comente sobre outras falhas que podem ser identificadas, como desgaste dos dentes ou folga insuficiente. Certifique-se de referenciar a fonte de suas pesquisas, tanto no texto quanto ao final do arquivo de resposta. Caso utilize material on-line, insira o link da fonte.