Introdução Às Vibrações
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ChedasSampaio,Maro2014 06/03/2014
Introduosvibraes 1
porChedasSampaioMaro2014
Introduos vibraes
Introduosvibraes,porChedasSampaio1
ESTRUTURADAAPRESENTAOVibrao
VibraomecnicaVibraesnocontrolodecondioExemplosdeaplicao
Introduosvibraes,porChedasSampaio2
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Introduosvibraes 2
VIBRAO
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FactoVibrao
O Universo e a Vida so movimento. Grande parte dessemovimento manifestase na forma de oscilaes ouvibraes:
LuzMovimentodosplanetasMarsSomMolculasCoraoFala
Introduosvibraes,porChedasSampaio
Vibration.Seetheunseen4
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Introduosvibraes 3
Oque?Vibrao
o movimento de um ponto ou sistema oscilando em tornode uma posio de referncia (equilbrio esttico).
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Medese, instante a instante, o afastamento (amplitude) doponto ou sistema relativamente posio de referncia.
Comosemede?Vibrao
SinalnotempoIntroduosvibraes,porChedasSampaio
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Introduosvibraes 4
Emqueunidadesdemedidasemedeaamplitude?Vibrao
As vibraes podem ser medidas em deslocamento [mm],velocidade [mm/s] ou acelerao [m/s2] ou [g].
Tambm comum apresentaremse as vibraes emdcibeis:
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Emqueunidadesdemedidasemedeaamplitude?Vibrao
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Introduosvibraes 5
Classificaodavibrao PresenadaexcitaoVibrao
Livre a vibrao manifestada por um sistemaquando perturbado da sua posio derepouso e deixado a vibrar sem aco dequalquer fora ou momento. A oscilao deum pndulo ou de um automvel quandobate num ressalto so exemplos.
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a vibrao manifestada por um sistemaquando sujeito a uma excitao que seprolonga no tempo. A vibrao que resultada rotao de um ventilador desequilibradoou a cavitao de uma bomba so exemplosdeste tipo de vibrao.
Forada
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Classificaodavibrao PresenadeamortecimentoVibrao
Noamortecida a vibrao manifestada por um sistema que no temdissipao de energia. uma vibrao terica uma vez queno existem sistemas reais que no apresentem dissipaode energia. Um sistema sem amortecimento, uma vezexcitado, nunca mais pra.
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Pndulo
Amortecida a vibrao manifestada por um sistema que tem dissipaode energia. Em vibrao livre tende a parar, uma vez que aenergia dissipada no reintroduzida no sistema.
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Classificaodavibrao ComportamentolinearVibrao
Linear a vibrao manifestada por um sistema cujo Princpio daSobreposio se aplica. Os sistemas que exibem pequenas amplitudesde vibrao podem, muitas vezes, ser considerados lineares.
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A resposta excitao total dosistema igual soma das respostasa cada uma das excitaesconsideradas isoladamente, quesomadas constituem a excitaototal.
f1(t)
f2(t)f3(t)
x3(t)
x1(t)
x2(t)
f(t)
x (t)
Nolinear a vibrao manifestada por um sistema cujo Princpio daSobreposio no se aplica. Os sistemas que exibem grandesamplitudes de vibrao normalmente so no lineares. 11
Classificaodavibrao PrevisodaposioVibrao
Aleatria Nas mquinas, so normalmente deorigem hidrulica ou aerodinmica. Soexemplos a cavitao e certasinstabilidades hidrulicas em bombascentrfugas, bem como turbulncias deescoamento em ventiladores. Nasestruturas so originadas por aco dovento ou do mar.
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Determinstica(peridica)So as mais importantes quando setrata de caracterizar a condio dasmquinas. A cada ciclo de rotao dseuma repetio da ocorrncia dosfenmenos na mquina, a maior partedos quais se manifestam na forma devibraes peridicas. Nas estruturas soresultantes da aco de mquinas emfuncionamento na proximidade. 12
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Classificaodavibrao DuraoVibrao
Estacionria a vibrao que dura mais que ointervalo de aquisio. Nasmquinas em funcionamento e nasestruturas operacionais estsempre presente.
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Transiente Nas mquinas ocorremnormalmente nos arranques eparagens, ou quando muda acondio de funcionamento. Tminteresse para a identificao defrequncias de ressonncia,velocidades crticas e choques emrolamentos e engrenagens. Nasestruturas ocorrem por aco desismos, exploses, passagem decomboios, etc.. 13
VibraoharmnicaVibrao
A forma mais simples de vibrao a VIBRAOHARMNICA.
Todas as outras formas de vibrao no so mais que a somade vibraes harmnicas.
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VibraoharmnicaVibrao
A forma mais simples de vibrao a VIBRAOHARMNICA.
Todas as outras formas de vibrao no so mais que a somade vibraes harmnicas.
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
A amplitude da vibrao harmnica a amplitude mxima.
Amplitude
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
O nmero de movimentos completos (ciclos), ou repeties domovimento, por unidade de tempo (segundo) chamado deFrequncia, cuja unidade mais usual o Hertz [Hz].
Frequncia
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
Tambm costuma ser apresentada em ciclos por minuto, CPM,ou em rotaes por minuto, RPM.
Frequncia
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
A posio inicial do ponto, no instante (t=0) em que secomeou a medir, conhecida por Fase e indicada emRadianos ou em Graus.
Fase
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
X
T
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T perodof frequnciaX pico fase
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
1derivada
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Deslocamento
Velocidade
2derivadaAcelerao
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
1derivada
2derivada
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Deslocamento
Velocidade
Acelerao
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
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EXEMPLO 1: identifique a seguinte harmnica3
[s]
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
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EXEMPLO 1: identifique a seguinte harmnica1ciclo 2ciclos 3ciclos4ciclos 5ciclos 5ciclosem1s
5Hz[s]
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
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EXEMPLO 1: identifique a seguinte harmnica
4quadrante
1quadrante
1mascomoongulodo4quadrante
[s]
rad]
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
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EXEMPLO 2: uma harmnica de 12 Hz tem a amplitude de 2gs. Qual ser a sua amplitude em velocidade?
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Vibraoharmnica propriedadesVibrao
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EXEMPLO 3: uma vibrao tem amplitudes mximas de 1m/s2 , de 15.92 mm/s e 253.30 m. Diga se esta vibrao harmnica?
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VibraoperidicaVibrao
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Vibraoperidica
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Introduosvibraes 15
VibraoperidicaVibrao
+
+
=
+
+
=
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VibraoperidicaVibrao
+
+
=
+
+
=
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VibraoperidicaVibrao
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VibraoperidicaVibrao
FFT
IFFT
SinalnoTEMPO SinalnaFREQUNCIA
A Fast Fourier Transform permite determinar quais as harmnicas(amplitude, frequncia e fase) que compem a vibrao medida.
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Anliseemfrequncia(LabView)
Anliseemfrequncia(MathCad)
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VIBRAOMECNICA
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FactoVibraomecnica
Algumas vezes as vibraes so desejadas:
Avibraodascordasvocais Avibraodascordasdeumaviolaoupiano Avibraodeumcrivo Avibraodeumatelatransportadora Avibraodeumcompactador Avibraodeummartelopneumtico
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Introduosvibraes 18
FactoVibraomecnica
Outras vezes no: Avibraoprovocadaporumterramoto
Avibraodeummotorelctricocomfaltadeumafase
Avibraodeumaturbinacomrotordesequilibrado
Aoscilaodoautomvel Obalanodonavio Avibraotransmitidaaummecanismodeprecisooucontrole
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FactoVibraomecnica
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FactoVibraomecnica
Problemas estes que se devem a deficiente PROJECTO demquinas e estruturas:
Milleniumbridge Londres(10Jun2000)
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FactoVibraomecnica
A deficiente MANUTENO:
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FactoVibraomecnica
E a deficiente OPERAO:
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ObjectivosdoestudodavibraoVibraomecnica
1. Compreensodofenmeno(vibraolivreevibraoforada,identificaoemodelaodaspropriedadesdinmicas)
2. Soluodeproblemas(projecto,isolamento,absoro,equilibragem,)
3. Previsodocomportamentodesistemasdinmicos
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ManutenoOperaoProjecto
DetecoDiagnstico
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1. Indstria ProjectodeEstruturaseMquinas AvaliaodoestadodaestruturaeIdentificaododano
(StructuralHealthMonitoring) AvaliaodoestadodamquinaeIdentificaododano
(ConditionMonitoring) Testesdevibrao(fadiga,resistnciasvibraeseao
choque,simulaodetransporte,...) Processos(crivos,telastransportadoras,compactadores,...)
AplicaesVibraomecnica
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2. Desporto Projectodeobjectos(calado,raquetes,dardos,tacos,...) Projectodeveculos(desportomotorizadoeno
motorizado)
AplicaesVibraomecnica
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AplicaesVibraomecnica
3. Msica Projectodeinstrumentos
4. Sade Efeitodasvibraesnocorpohumano(sadeehigieneno
trabalho) Incomodidade Treino(estimulaomuscular) Tratamentos
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Procedimentodeestudo(anlise)devibraesVibraomecnica
A representao do comportamento dinmico dos sistemasmecnicos por modelos tericos fundamental para acompreenso da vibrao.
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Uma vez na posse da descrio terica dessas caractersticasnaturais dinmicas, ou seja, do modelo matemtico que asrelaciona, estaremos em posio de o aplicar numavariedade de situaes como sejam:
detecodedanoemestruturas validaodemodelostericos modificaoestrutural projectoestrutural etc... Canho
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Introduosvibraes 23
Procedimentodeestudo(anlise)devibraesVibraomecnica
Como a maior parte dos sistemas reais (mquinas eestruturas) so muito complexos, o seu estudo dinmicoenvolve normalmente um processo de simplificao naconstruo do modelo.
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Apesar da maior parte dos sistemas reais serem contnuos, oseu comportamento pode muitas vezes ser representadopor um modelo de parmetros discretos cujos elementosidealizados so:
ModelaomatemticaVibraomecnica
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amassa amola oamortecedor aexcitao
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No modelo, conhecido por modelo de 1 grau de liberdade,por s ser necessria uma coordenada para descrever omovimento da massa, os 3 primeiros elementos descrevemo sistema.
ModelaomatemticaVibraomecnica
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mk c
f(t)A energia armazenada na massa e namola sob a forma de energia cintica epotencial, respectivamente. A energia entrano sistema pela excitao e dissipada noamortecedor.
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Nos sistemas mecnicos a massa apresenta dois tipos demovimento:
GraudeliberdadeVibraomecnica
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Movimento de translao Movimento de rotao
A translao o movimento ao longo de um eixo. Soexemplos o deslizamento de uma caixa numa rampa ou ombolo num cilindro.
A rotao o movimento em torno de um eixo central. Soexemplos as rodas de um carro e o rotor de um ventilador.
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Definese grau de liberdade como o nmero mnimo decoordenadas independentes, requeridas para determinarcompletamente a posio de todas as partes de um sistemaem qualquer instante do tempo.
GraudeliberdadeVibraomecnica
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A coordenada Y (distncia aoponto morto inferior) suficiente para descrever omovimento do mbolo.
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Exemplos de modelos de 1 grau de liberdadeModelode1graudeliberdade
Vibraomecnica
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Exemplos de modelos de 2 graus de liberdadeModelode2grausdeliberdade
Vibraomecnica
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Exemplos de modelos de 3 graus de liberdadeModelode3grausdeliberdade
Vibraomecnica
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FactoVibraomecnica
A vibrao dos sistemas mecnicos est intimamenterelacionada com 3 propriedades fsicas:
MassaouInrcia
Amortecimento
Rigidez
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Armazenamentodeenergiapotencial
Armazenamentodeenergiacintica
Dissipaodeenergia
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FactoVibraomecnica
A vibrao dos sistemas mecnicos envolve a transfernciada energia potencial para energia cintica e da energiacintica para energia potencial, alternadamente. Se osistema amortecido, alguma energia dissipada em cadaciclo de vibrao e dever ser substituda por uma fonteexterna se se pretende uma vibrao estacionria.
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FactoVibraomecnica
Para um sistema mecnico vibrar necessrio um input ouexcitao (fora ou momento). A resposta, ou output, dosistema depende da excitao, das condies iniciais, dascondies de fronteira e das suas propriedades dinmicas(massa, amortecimento e rigidez).
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FactoVibraomecnica
A vibrao livre, manifestada pelos sistemas mecnicos,ocorre sempre s mesmas frequncias, variando estas com osistema, da chamaremse Frequncias Naturais e serem, porisso, uma propriedade fsica tal como o peso ou a cor.
O conhecimento desta propriedade tem sido fundamentalno desenvolvimento de reas da Cincia to distintas como:
AMedicinaAsTelecomunicaesAEngenhariaEstruturalAMsica
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Viblivre(WModel)
Viblivre(MathCad)
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FactoVibraomecnica
Introduosvibraes,porChedasSampaio
Vibraolivre
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FactoVibraomecnica
Quando um sistema mecnico forado a vibrar a uma dassuas frequncias naturais, a amplitude da vibrao mxima podendo mesmo levar ao colapso do sistema.
RESSONNCIA
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Vibforada(WModel)
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FactoVibraomecnica
Quando um sistema mecnico forado a vibrar a uma dassuas frequncias naturais, a amplitude da vibrao mxima podendo mesmo levar ao colapso do sistema.
RESSONNCIA
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RessonnciaVibraomecnica
Testedoimpacto
Testedorunup
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VibraomecnicaRessonncia
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FactoVibraomecnica
Em ressonncia, o sistema mecnico vibra frequncia natural a queest a ser forado e exibe uma forma caracterstica de deformao.
MODODEVIBRAO
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FactoVibraomecnica
Em ressonncia, o sistema mecnico vibra frequncia natural a queest a ser forado e exibe uma forma caracterstica de deformao.
MODODEVIBRAO
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FactoVibraomecnica
Em ressonncia, o sistema mecnico vibra frequncia natural a queest a ser forado e exibe uma forma caracterstica de deformao.
MODODEVIBRAO
Introduosvibraes,porChedasSampaioVibforada(WModel)64
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FactoVibraomecnica
Em ressonncia, o sistema mecnico vibra frequncia natural a queest a ser forado e exibe uma forma caracterstica de deformao.
MODODEVIBRAO
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VIBRAESNOCONTROLODECONDIO
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ManutenoVibraesnocontrolodecondio
Manuteno a combinao de todas as aces tcnicas,administrativas e de gesto durante o ciclo de vida de umbem, destinadas a mantlo ou replo num estado em quepossa cumprir a funo requerida.
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Definio (NP EN 13306:2007)
Planeamento Preparao
ProgramaoExecuo
Oquehparafazer? Comofazer?
Quandofazer?Fazer
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ManutenoVibraesnocontrolodecondio
Funes fundamentais:
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SistemadeManutenoPlaneada
SistemadeRecolhaeTratamento
deDadosManutenoPreventivaSistemticaManutenoPreventivaCondicionada
(ControlodeCondio)
Histrico
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ManutenoVibraesnocontrolodecondio
ControlodecondioVibraesnocontrolodecondio
o processo de determinao da condio das mquinas eestruturas, enquanto em funcionamento, para prever eprogramar a reparao mais eficiente antes da ocorrnciada falha catastrfica.
Este tipo de manuteno no s evita trabalhos noprogramados e prejuzos elevados de paragens imprevistascomo ajuda a encomenda atempada de sobresselentes, agesto mais eficaz do pessoal e o planeamento de mltiplasreparaes no momento adequado.
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Definio
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Introduosvibraes 36
ControlodecondioVibraesnocontrolodecondio
Testes e medies no destrutivas, de avaliao decondio, so executadas periodicamente para obterinformao sobre a condio ou sade das mquinas eestruturas, em funcionamento, e assim ajudar na decisosobre a sua reparao ou melhoria antes da ocorrncia defalha catastrfica.
Assim, a oportunidade das aces de reparao ousubstituio CONDICIONADA pelo conhecimento doestado real (condio) da mquina ou estrutura.
Introduosvibraes,porChedasSampaio71
Descrio
ControlodecondioVibraesnocontrolodecondio
AvaliaopermanentedoestadoIdentificaododano
e
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Objectivos
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ControlodecondioVibraesnocontrolodecondio
ComparaoMEDIOACTUALversusMEDIODEREFERNCIAouNORMASEVERIDADEMEDIOACTUALversusMEDIESANTERIORESeANLISEDETENDNCIAMEDIOACTUALversusOUTRASMQUINASOUESTRUTURASIGUAIS
MediesperidicasExtracodeparmetros/indicadoressensveisaodano
AnliseestatsticadosindicadoresFiabilidadedosindicadores
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Avaliao permanente do estado
ControlodecondioVibraesnocontrolodecondio
DETECO1. Deteco(Hdano/avaria?)
DIAGNSTICO2. Localizao(Onde?Qual?)3. Classificao(Quetipo?)4. Quantificao(Qualagravidade?)5. Previso(Quantotempo?)
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Identificao do dano
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Introduosvibraes 38
ControlodecondioVibraesnocontrolodecondio
Tcnicaslocais:InspecovisualUltrasonsCorrentesEddyRaiosgamaElevadocusto,exploraointermitente
ParmetrosprocessuaisTermografiaInspecovisualVibraesAnlisesdosfluidosUltrasons...Tcnicasglobais:
VibraesFibrapticaReconhecimentodepadresestatsticosMenorcusto,exploraocontnua
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Tcnicas/Tecnologias
Estruturas Mquinas
Facto a tcnica com MAIOR APLICAO no controlo de condiode MQUINAS e CRESCENTE a sua aplicao na avaliaodo estado de ESTRUTURAS.
Vibraesnocontrolodecondio
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Introduosvibraes 39
Facto
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Baseiase na medio de aceleraes, velocidades oudeslocamentos das chumaceiras das mquinas atravs detransdutores piezoelctricos e, na maioria das mquinascrticas, na medio de rbitas e deslocamentos do veioatravs de transdutores eddycurrent.A deteco de avarias fazse normalmente pelo nvel devibrao que pode ser comparado com dados histricos(valores de referncia) ou com normas de severidadenacionais e internacionais.
Vibraesnocontrolodecondio
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Facto
Introduosvibraes,porChedasSampaio
O diagnstico um processo bem mais complexo e baseiasena relao que existe entre as frequncias presentes navibrao medida e os tipos de avarias.
Para o diagnstico so necessrias tcnicas deprocessamento donde sobressai a fast fourier transform cujafinalidade mostrar o contedo de frequncia do sinalmedido.
Vibraesnocontrolodecondio
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Introduosvibraes 40
Vantagens
Detecta a maior parte das avarias. Detecta as avarias na sua fase incipiente. Detecta as avarias sem ser necessrio parar a
mquina. Permite diagnosticar a causa da avaria.
Vibraesnocontrolodecondio
Introduosvibraes,porChedasSampaio79
AplicaoVibraesnocontrolodecondio
MotoresalternativosCompressores
MotoreselctricosBombas
VentiladoresTurbinas...
PontesEdifciosAeronavesNavios
Outrasestruturascivisemecnicas
Estruturasesistemasmecnicos(Structuralhealthmonitoring)
Mquinasrotativasealternativas(Conditionmonitoring)
Desalinhamento
Fendas...Introduosvibraes,porChedasSampaio
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Introduosvibraes 41
A determinao da condio actual baseada na interpretaode sinais no tempo e espectros de frequncia considerando:
1. Adirecodavibrao2. Cadaamplitude,frequnciaefasedasdiferentes
componentesdoespectro3. Aidentificaodasfrequncias estruturais
(ressonnciaevelocidadescrticas)4. Aidentificaodasfrequnciasdeorigem
mecnicae/ouhidrulica5. Aidentificaodosmodosdevibrao
DeterminaodacondioVibraesnocontrolodecondio
Introduosvibraes,porChedasSampaio81
E segue o seguinte procedimento:1. Verificao da repetibilidade e rigr da medio2. Localizao da fonte de vibrao3. Clculo de parmetros normalizados (em condies de
funcionamento de referncia, para comparao com normasou com valores do histrico (mesma mquina, outras iguais)
4. Interpretao dos espectros (por bandas e freqs caractersticas)5. Interpretao das harmnicas e rharmnicas6. Anlise das diferentes amplitudes (em termos absolutos ou
relativos, por relao de fases, direces de medida, por taxade variao no tempo e por alteraes em funo davelocidade ou outro parmetro de funcionamento)
ProcedimentoVibraesnocontrolodecondio
Introduosvibraes,porChedasSampaio82
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Introduosvibraes 42
Ondesemede?
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Vibraesnocontrolodecondio
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Ondesemede?
Introduosvibraes,porChedasSampaio
VibraesnocontrolodecondioOs pontos de medida devero ser identificados.Normalmente sero numerados em ordem crescente doaccionador para o accionado.
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Introduosvibraes 43
Quesensoresseutilizam?Vibraesnocontrolodecondio
Sensordeproximidade
Acelermetro
Introduosvibraes,porChedasSampaio85
Queequipamentosseutilizam?Vibraesnocontrolodecondio
Sensorfotoelctrico
Introduosvibraes,porChedasSampaio86
Medio
Lmpadaestroboscpica(1 e2)
ColectordedadosouAnalisadordevibraes
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Introduosvibraes 44
Queequipamentosseutilizam?Vibraesnocontrolodecondio
Introduosvibraes,porChedasSampaio87
ComputadorporttilcomsoftwaredeaquisioeSistemadeaquisiomulticanal
Queequipamentosseutilizam?Vibraesnocontrolodecondio
Introduosvibraes,porChedasSampaio88
Transdutordefora
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Introduosvibraes 45
Queequipamentosseutilizam?Vibraesnocontrolodecondio
Introduosvibraes,porChedasSampaio89
Shaker
Marteloinstrumentado
Introduosvibraes,porChedasSampaio
A aplicao das tcnicas de Medio e Anlise de Vibraesna identificao do dano tem duas fases fundamentais:
Deteco antecipadadaavaria(mediesperidicas,rotina,simples,alarmesautomticos,operadorexecuta)
Diagnstico dacausadaavaria(mediesapedido,excepcionais,tcnicasavanadas,peritoexecuta)
IdentificaododanoVibraesnocontrolodecondio
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Introduosvibraes 46
DetecoAlarmesdefinidoscombaseem:
1. Medies de referncia (mquinanovaou1asmediesconhecidasoumediesapsgrandereparao)
2. Mediesemmquinassemelhantes3. NormasdeSeveridade
Introduosvibraes,porChedasSampaio
Vibraesnocontrolodecondio
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DetecoAlarmesdefinidoscombaseemNormasdeSeveridade
Introduosvibraes,porChedasSampaio
Vibraesnocontrolodecondio
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Introduosvibraes 47
Introduosvibraes,porChedasSampaio
A deteco de avarias normalmente assegurada porcomputador com programa adequado. Existem 2 tipos dealarmes, alerta (aconselhase 8 dB ou 2.5x caso no exista umanorma ou experincia) e perigo (aconselhase 20 dB ou 10x casono exista uma norma ou experincia), que so parametrizveispelo utilizador. Estes alarmes podem ser escalares (tendncia) ouvectoriais (nvel):
DetecoVibraesnocontrolodecondio
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DetecoVibraesnocontrolodecondio
Alarmesautomticos
OperadorcomformaobsicaMediesperidicas
Introduosvibraes,porChedasSampaio94
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Introduosvibraes 48
Introduosvibraes,porChedasSampaio
O diagnstico da avaria efectuado pelo perito aps adeteco. Existem variadas tcnicas e equipamentos que operito faz uso nesta situao. As tcnicas mais usadas so oespectro FFT, com as funes zoom e harmnicas, e osequipamentos so o colector de dados, a lmpadaestroboscpica e o sensor fotoelctrico.
DiagnsticoVibraesnocontrolodecondio
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DiagnsticoVibraesnocontrolodecondio
Tcnicasdediagnstico
Operadorcomformaoavanada
Introduosvibraes,porChedasSampaio96
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Introduosvibraes 49
Muitas das avarias em mquinas rotativas podero serevitadas desde que se adoptem procedimentos correctoscomo:
Equilibragem adequadaAlinhamento precisoFuncionamento longe das frequncias naturaisLubrificao aconselhadaLimpeza
BoasprticasVibraesnocontrolodecondio
Introduosvibraes,porChedasSampaio97
Medir sempre nas mesmas condies defuncionamento (presses, velocidade, carga, )
No caso de ventiladores medir com os registostotalmente abertos
Evitar o funcionamento de outras mquinas navizinhana
E muitos falsos alarmes podero ser evitados se:Boasprticas
Introduosvibraes,porChedasSampaio
Vibraesnocontrolodecondio
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Introduosvibraes 50
VibraesnocontrolodecondioAs vibraes que os sistemas mecnicos exibem dependemdas suas propriedades fsicas dinmicas e da excitao.
Sistemamecnico Resposta
Input(forae
momento)
Excitao
(Inrcia,amortecimentoeelasticidade)
Output(vibrao)
Sensibilidadedasvibraessavarias
Introduosvibraes,porChedasSampaio99
Vibraesnocontrolodecondio
Sistemamecnico
f1(t)
f2(t)
f3(t)
x1(t)
x2(t)f4(t)f5(t)
Excitaoexterna
Excitaointerna
Resposta
Sensibilidadedasvibraessavarias
Introduosvibraes,porChedasSampaio100
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Introduosvibraes 51
Vibraesnocontrolodecondio
Sistemamecnico
Excitaoexterna
Excitaointerna
Resposta
SensibilidadedasvibraessavariasVibraoforada
Introduosvibraes,porChedasSampaio101
Vibraesnocontrolodecondio
SistemamecnicoResposta
SensibilidadedasvibraessavariasVibraolivre
Introduosvibraes,porChedasSampaio102
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Introduosvibraes 52
Vibraesnocontrolodecondio
Excitaoexterna
Excitaointerna
Resposta
VentoVibraodeoutramquinaMar...
Sistemamecnico
SensibilidadedasvibraessavariasAlteraodaexcitaoexterna
Introduosvibraes,porChedasSampaio103
Vibraesnocontrolodecondio
Sistemamecnico
Excitaoexterna
Excitaointerna
Resposta
DesequilbrioInjecodeficienteDesalinhamento...
SensibilidadedasvibraessavariasAlteraodaexcitaointerna(avaria)
Introduosvibraes,porChedasSampaio104
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Introduosvibraes 53
Vibraesnocontrolodecondio
Sistemamecnico
Excitaoexterna
Excitaointerna
Resposta
FendaJuntadefeituosaApoiodegradado...
SensibilidadedasvibraessavariasAlteraodaspropriedadesdinmicas(avaria)
Introduosvibraes,porChedasSampaio105
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
A medio da vibrao livre permite a deteco e odiagnstico de alteraes estruturais (propriedadesdinmicas):
Massa
Amortecimento
Rigidez
Introduosvibraes,porChedasSampaio106
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Introduosvibraes 54
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
A medio da vibrao forada permite a deteco e odiagnstico de alteraes na excitao:
ExcitaoexternaExcitaointerna
Introduosvibraes,porChedasSampaio107
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
Frequncia indicaotipodeavariae/oucomponenteavariadoAmplitude indicaagravidadedaavariaFase permitedistinguiravariascomsintomassemelhantes
Excitaointerna(avaria)
Introduosvibraes,porChedasSampaio108
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Introduosvibraes 55
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
Desequilbrio
Introduosvibraes,porChedasSampaio109
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
Desalinhamentoparalelo
Introduosvibraes,porChedasSampaio110
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ChedasSampaio,Maro2014 06/03/2014
Introduosvibraes 56
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
Desalinhamentoangular
Introduosvibraes,porChedasSampaio111
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
Empeno
Introduosvibraes,porChedasSampaio112
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Introduosvibraes 57
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
Desapertoestrutural
Introduosvibraes,porChedasSampaio113
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondioDesaperto/folgaselementosrotativos
Introduosvibraes,porChedasSampaio114
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Introduosvibraes 58
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
Avariashidrulicaseaerodinmicas2VP
VP
Introduosvibraes,porChedasSampaio115
SensibilidadedasvibraessavariasVibraesnocontrolodecondio
Rolamentos
Introduosvibraes,porChedasSampaio116
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Introduosvibraes 59
EXEMPLOSDEAPLICAO
Introduosvibraes,porChedasSampaio117
FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
Introduosvibraes,porChedasSampaio118
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Introduosvibraes 60
FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
Introduosvibraes,porChedasSampaio119
1 21
Oqueobteremosseacadainstantedavigaemvibraolivresubtrairmosambasasdeformadasoperacionais(refernciaecom
dano),assimcomoascurvaturas?
FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
Introduosvibraes,porChedasSampaio120
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Introduosvibraes 61
1 21
FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
Introduosvibraes,porChedasSampaio
Nota: modelo FEM de 20 elementos viga
3gdl/n, com amortecimento
viscoso proporcional soluo temporal obtida por mtodo
Anlise Modal
Diferenadasdeformadasoperacionais
Diferenadascurvaturasdasdeformadasoperacionais
121
1 21
Eoqueobteremosserepetirmosomesmoprocedimentomasparaavigaemvibraoforada?
FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
Introduosvibraes,porChedasSampaio122
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ChedasSampaio,Maro2014 06/03/2014
Introduosvibraes 62
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FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
Introduosvibraes,porChedasSampaio
Nota: modelo FEM de 20 elementos viga
3gdl/n, com amortecimento
viscoso proporcional soluo temporal obtida por mtodo
Anlise Modal
Diferenadasdeformadasoperacionais
Diferenadascurvaturasdasdeformadasoperacionais
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FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
Introduosvibraes,porChedasSampaio124
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ChedasSampaio,Maro2014 06/03/2014
Introduosvibraes 63
FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
Introduosvibraes,porChedasSampaio125
FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
Introduosvibraes,porChedasSampaio126
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ChedasSampaio,Maro2014 06/03/2014
Introduosvibraes 64
FrequencyresponsefunctioncurvaturemethodNunoMaia(IST)eChedasSampaio(ENIDH)
Structuralhealthmonitoring
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MediodevibraestorsionaisControlodecondio
JooPais(Specman),VieiraAntunes(ITN)eChedasSampaio(ENIDH)
Introduosvibraes,porChedasSampaio128
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Introduosvibraes 65
MediodevibraestorsionaisControlodecondio
JooPais(Specman),VieiraAntunes(ITN)eChedasSampaio(ENIDH)
Introduosvibraes,porChedasSampaio129
MediodevibraestorsionaisControlodecondio
Umsinalrealsinusoidalrepresentadomatematicamentepor:
AsuatransformadadeHilbert:
OsinalanalticocujacomponenterealosinalecujacomponenteimaginriaarespectivatransformadadeHilbert:
JooPais(Specman),VieiraAntunes(ITN)eChedasSampaio(ENIDH)
Introduosvibraes,porChedasSampaio130
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ChedasSampaio,Maro2014 06/03/2014
Introduosvibraes 66
MediodevibraestorsionaisJooPais(Specman),VieiraAntunes(ITN)eChedasSampaio(ENIDH)
Seosinalformoduladoemfrequncia,(t) serosinalmodulador:
Semultiplicarmososinalanalticoporretiramosdosinalanalticoafrequnciaportadora,f:
AtransformadadeFourierpermitenosobterasfrequnciasdosinalmodulador:
Controlodecondio
Introduosvibraes,porChedasSampaio131
MediodevibraestorsionaisJooPais(Specman),VieiraAntunes(ITN)eChedasSampaio(ENIDH)
Controlodecondio
Introduosvibraes,porChedasSampaio132
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ChedasSampaio,Maro2014 06/03/2014
Introduosvibraes 67
Bibliografiaaconselhada
Introduosvibraes,porChedasSampaio
EngineeringVibration,4thed.2013,PrenticeHall,DanielInmanMechanicalVibrations,5thed.2010,AddisonWesley,SingiresuS.Rao
Sitehttp://www.chedassampaio.net
133
FIM
Introduosvibraes,porChedasSampaio134