De forma geral, as vibrações mecânicas podem ser definidas como movimentos oscilatórios de corpos em volta de uma posição de equilíbrio [1]. Esses movimentos geram cargas dinâmicas que podem solicitar grandes esforços das estruturas atuantes. Conheça neste artigo o trabalho da Kot Engenharia na análise dessas vibrações e na dinâmica de estrutura.

A relevância da análise de vibrações e dinâmica de estruturas vem aumentando com o avanço da engenharia moderna. Isso porque  antes da revolução industrial as estruturas possuíam uma massa própria elevada, assim, as vibrações sobre as peças eram de menor magnitude e a resposta dinâmica nas estruturas era baixa.

 A chegada de novos materiais como o ferro fundido, o aço e o alumínio, em conjunto com a evolução dos conhecimentos em torno das propriedades dos materiais e dos carregamentos estruturais, resultou na redução significativa da massa das estruturas. Além disso, as máquinas tornaram-se mais eficientes e, portanto, passaram a apresentar maiores velocidades de rotação. Esse cenário justifica o aumento das vibrações sobre as estruturas. [2]

A vibração presente nas máquinas e estruturas é, na maior parte das vezes, indesejável, pois causa barulhos excessivos, movimentos prejudiciais e tensões dinâmicas que corroboram para processos de fadiga.

Para melhor entendimento contextual, têm-se os seguintes conceitos:

• Ressonância: todo sistema mecânico possui ao menos uma frequência de vibração natural que depende apenas de sua massa própria e rigidez. A ressonância é o processo que ocorre quando esse sistema é excitado com uma frequência igual à uma de suas frequências naturais de vibração, elevando cada vez mais a amplitude dos seus movimentos.
• Fadiga: a norma ASTM [ASTM-E 823-96, 2000] define fadiga como: “Processo progressivo e localizado de modificações estruturais permanentes ocorridas em   um   material   submetido   a   condições   que   produzam tensões   e deformações cíclicas que pode culminar em trincas ou fratura após um certo número de ciclos.”. Essa sequência de acontecimentos está ilustrada na Figura 1.

Um dos casos clássicos de evidência da necessidade de uma análise de vibrações e dinâmica de estruturas é o colapso da Ponte Tacoma Narrows. Em 1940, a ponte pênsil entrou em ressonância quando excitada pelas cargas de vento e, por esse e outros motivos, falhou. [4] As Figuras 2, 3 e 4 mostram a ponte em estado natural, em excitação e após o desastre, respectivamente.

A fadiga, por sua vez, já foi causa até mesmo de problemas como o impedimento do uso de turbinas de grandes aeronaves.

A Kot pode atuar na prevenção desses acontecimentos, realizando estudos por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), uma ferramenta amplamente utilizada no contexto de engenharia aplicada. A experiência da empresa se dá em inúmeros ativos, como Peneiras Vibratórias, Estruturas Metálicas e Civis, Trilhos de Trem, Vagões e Carros de Passageiros, Rodeiros, Tanques, Transportadores, Rotores, Eixos e Mancais, entre outros. 

A KOT também aplica o método de  Análise de vibrações utilizando tratamento de imagem, saiba mais sobre essa aplicação clicando aqui! Essas análises podem trazer benefícios, além das prevenções de colapsos, sendo os principais: 

• Prevenção contra paradas inesperadas de máquinas;
• Aumento da confiabilidade e produtividade da planta;
• Apresentação de um diagnóstico preciso dos equipamentos e estruturas.

Conclusão

A análise das vibrações e dinâmica de estruturas é um tema de suma importância dos pontos de vista econômico e de segurança. A Kot possui o conhecimento necessário para aplicá-la, podendo avaliar diferentes contextos de operação e contribuir com os resultados. Consulte nossa equipe para maiores informações.

Siga também nossas páginas no LinkedIn, Facebook e Instagram para continuar acompanhando nossos conteúdos.

Referências

[1] Corneliu Cismasiu (s.d). Apontamentos de Vibrações Mecânicas. 

[3] Acervo Kot.

[2] C. Beards (1996). Structural Vibration: Analysis and Damping.

[4] K. Yusuf Billah and Robert H. Scanian (1998). Resonance, Tacoma Narrows bridge failure, and undergraduate physics textbooks.

[5] Física Matemática Músicas e Filmes. Ponte de Tacoma. Disponível em: <https://engenharia360.com/o-incrivel-caso-da-ponte-de-tacoma/>

[6] – Magnus Mundi (2014). Ponte de Tacoma. Disponível em: <https://engenharia360.com/o-incrivel-caso-da-ponte-de-tacoma/>

[7] Kitsap Sun (s.d) Ponte de Tacoma. Disponível em: <https://engenharia360.com/o-incrivel-caso-da-ponte-de-tacoma/>