Análise de vibração forçada

Você já passou por alguma passarela ou ponte e teve a sensação de que a estrutura está se movendo de um lado para o outro? Essa vibração pode ser causada por veículos, equipamentos, ventos ou até mesmo pelos passos das pessoas caminhando sobre a estrutura. Muitas vezes isso é um indício de que aquela estrutura está danificada ou vai apresentar danos no futuro, mas em outros casos, a vibração é normal e algo previsto em projeto. Neste contexto, o trabalho de engenharia estrutural envolve identificar as causas dessas vibrações e prever se elas podem ou não provocar problemas na estrutura ou desconforto nas pessoas que operam e trafegam sobre ela.

Para avaliar a vibração das estruturas, é necessário conhecer a frequência e a amplitude da fonte de vibração, esse tipo de análise geralmente exige o levantamento destes dados por meio de normas que definem valores de referência para o desbalanceamento de elementos rotativos, como a ISO 1940-1 ou por meio de uma acelerometria. A amplitude e a frequência de excitação são fundamentais para caracterizar uma fonte de excitação e podem ser obtidos quando a medição de aceleração é realizada próxima a esta fonte de vibração. Além disso, a acelerometria se mostra como um recurso muito útil para validar as simulações e até mesmo estimar o amortecimento estrutural do sistema, elevando a confiabilidade da simulação de vibração forçada e garantindo uma melhor representação da condição de vibração real.

Por meio da modelagem da estrutura, definição do amortecimento e aplicação da força oscilante da fonte excitatória a análise de vibração forçada é realizada. Os resultados permitem prever a amplitude do movimento e comparar estes valores com normas de referência, como a DIN 4150-3 em que são definidos parâmetros limites de velocidade de vibração para avaliar os riscos à integridade estrutural. Quando se trata de conforto humano para operação de equipamentos ou trabalho sobre estruturas, os parâmetros limites são estabelecidos pela ISO 2631, que define condições de aceitação ou reprovação para o nível de aceleração em função do tempo de exposição à vibração em que o operador

está submetido. Visando manter os níveis de vibração dentro dos valores admissíveis, o modelo permite avaliar a resposta da estrutura antes e após a aplicação de um reforço estrutural ou introdução de amortecimento no sistema, poupando o tempo e os recursos de testes de possíveis reforços a serem aplicados em campo.

A principal aplicação deste tipo de estudo ocorre em estruturas que suportam equipamentos rotativos e, por isso, devem suportar a vibração proveniente de um eventual desbalanceamento do equipamento e, principalmente em estruturas que apoiam equipamentos que necessitam vibrar, como por exemplo peneiras vibratórias. Quando o isolamento da vibração não é uma opção viável, o controle e o dimensionamento da estrutura para resistir a esses movimentos é essencial.

Nas animações abaixo, temos alguns exemplos de análises de vibração forçada executadas pelo ISQ em um equipamento projetado com eixos propositalmente desbalanceados.

Clique na imagem para ver a simulação

Simulação de partida de um transportador de sucata que trabalha sobre vibração forçada

Texto: Raphael Pedrosa

Engenheiro Mecânico

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