Artigo - Vibrações Mecânicas

ARTIGO AVALIATIVO Orientações 1 A lista deve ser entregue conforme data de entrega do portal devendo ser enviada exclusivamente via PORTAL DO ALUNO 2 O artigo deve ser realizado de acordo as normas contidas no modelo de artigo disponível no portal do aluno e no AVA contendo o nome do aluno e o aluno deve usar no mínimo 6 artigostrabalhos acadêmicos nas referências bibliográficas e ter no mínimo 6 páginas e no máximo 10 páginas 3 O tema do artigo deverá ser VIBRAÇÕES MECÂNICAS EM ELEMENTOS DE MÁQUINAS apresentando quais são as possíveis fontes de vibrações como manutenir elementos que trabalham sujeitos à vibrações e por fim analisar um caso de falha por vibração mostrando de forma explicativa qual o tipo de fratura do material e como poderia ser evitado esse processo de falha 4 Conforme estatuto do aluno qualquer plagio ou cópia irá implicar em nota zero para os alunos envolvidos 5 O peso do trabalho é de 10 pontos Observações Configurase plágio tudo aquilo que é copiado sem fazer a devida citação da fonte Mesmo que seja plágio parcial apenas parte do trabalho é considerado pela Instituição como improbidade na execução de trabalhos escolares trabalhos avaliativos TCC etc Além disso plágio ou improbidade na execução de trabalhos escolares está previsto no Regimento Interno da Instituição na parte em que trata do regime disciplinar devendo o aluno ter a devida sanção disciplinar Solicita se assim que antes da entrega de trabalhos de pesquisa TCC etc ao professorinstituição o aluno revise todo o material para que sejam evitados transtornos problemas Compete ao professor verificar se houve plágio no trabalho entregue pelo aluno apenas no momento da entrega final por parte do discente não cabendo portanto essa função ao docente nas análises intermediárias do trabalho Caso o aluno não tenha cursado a disciplina de Metodologia de Pesquisa ou correspondente e não souber como fazer citação de fonte de pesquisa que consulte o Manual de Normas Técnicas da MULTIVIX que se encontra disponível no Portal Acadêmico eou consulte a Bibliotecária da Instituição São considerados métodos fraudulentos em trabalhos avaliativos e em trabalhos de conclusão de curso devendo ser atribuída à nota zero ao aluno na atividade I cópias de internet II compras de trabalhos acadêmicos III cópias de parágrafos de livrosapostilas sem citação da fonte e IV cópias de trabalhos de colegas com penalidades para todos os envolvidos No caso de o professor identificar as situações acima nos trabalhos avaliativos deve adotar os seguintes procedimentos I dar nota zero ao aluno justificando na capa o motivo e assinando embaixo Se o trabalho for em grupo todos devem receber a nota zero II em hipótese alguma aplicar um novo trabalho ou dar uma nova oportunidade ao aluno que fez uso de métodos fraudulentos TABELA DE AVALIATIVA Aderência 15 PONTOS O artigo estar de acordo com o tema estabelecido e com as normas estabelecidas Originalidade 15 PONTOS Impacto do tema abordado no trabalho Formatação 2 PONTOS Formatação do conteúdo do texto formatação das bibliografias e das referências ao longo do texto qualidade e adaptação das figuras e tabelas Apresentação e organização 2 PONTOS Como o conteúdo é desenvolvido e organizado ao longo do artigo Legibilidade 15 PONTOS Readability Referências Bibliográficas 15 PONTO Qualidade das referências bibliográficas Vibracoes Mecˆanicas em Elementos de Maquinas Autor May 30 2024 Abstract As vibracoes mecˆanicas em elementos de maquinas sao fenˆomenos inevitaveis que podem afetar a eficiˆencia a seguranca e a longevidade dos equipamentos Com preender as fontes dessas vibracoes como realizar a manutencao adequada dos com ponentes sujeitos a essas forcas e analisar casos de falhas causadas por vibracoes e essencial para engenheiros e profissionais da area de manutencao industrial Este artigo aborda esses aspectos fornecendo uma visao detalhada sobre as vibracoes mecˆanicas em elementos de maquinas 1 Introducao As vibracoes mecˆanicas em elementos de maquinas representam um desafio significa tivo na engenharia mecˆanica e na manutencao industrial Elas podem reduzir a vida util dos componentes diminuir a eficiˆencia do sistema e em casos extremos causar falhas catastroficas Este artigo explora as principais fontes de vibracoes metodos de manutencao para mitigar seus efeitos e apresenta um estudo de caso sobre uma falha de vido a vibracoes A compreensao e o controle das vibracoes sao essenciais para garantir a operacao segura e eficiente dos equipamentos industriais 2 Fontes de Vibracoes em Elementos de Maquinas 21 Desbalanceamento de Massa Uma das principais fontes de vibracoes em maquinas rotativas e o desbalanceamento de massa Quando a distribuicao de massa de um componente rotativo nao e uniforme em torno do eixo de rotacao forcas centrıfugas desiguais sao geradas resultando em vibracoes Esse desbalanceamento pode ocorrer devido a Desgaste desigual dos componentes Adicao ou remocao de material durante reparos Erros de fabricacao Para corrigir o desbalanceamento tecnicas de balanceamento dinˆamico sao empregadas onde pesos sao adicionados ou removidos para equilibrar o componente 1 22 Folgas Excessivas Folgas excessivas em componentes como rolamentos engrenagens e acoplamentos podem permitir movimentos indesejados levando a vibracoes Essas folgas podem ser resultado de desgaste montagem inadequada ou fabricacao imprecisa As consequˆencias das folgas excessivas incluem Aumento do desgaste devido ao impacto entre as pecas Reducao da precisao do movimento Geracao de ruıdo excessivo Para minimizar as folgas e importante realizar inspecoes regulares e utilizar tecnicas de montagem precisas 23 Desalinhamento Desalinhamentos de eixos e outros componentes rotativos podem causar vibracoes sev eras Este desalinhamento pode ocorrer durante a instalacao ou devido a deformacoes operacionais e assentamentos estruturais As causas comuns de desalinhamento incluem Montagem inadequada Assentamento desigual da fundacao da maquina Desgaste diferencial dos componentes Para corrigir desalinhamentos tecnicas como o alinhamento a laser sao empregadas proporcionando uma precisao elevada no alinhamento dos eixos 24 Excitacoes Forcadas Forcas externas como aquelas provenientes de operacoes de corte impacto ou flutuacoes na carga podem excitar vibracoes em elementos de maquinas Essas excitacoes podem ser causadas por Operacoes de usinagem que geram forcas dinˆamicas Impactos acidentais ou operacionais Flutuacoes de carga durante a operacao Para mitigar as excitacoes forcadas e importante otimizar os processos operacionais e utilizar amortecedores de vibracao quando necessario 25 Frequˆencias Naturais Toda estrutura possui frequˆencias naturais de vibracao Se a frequˆencia de excitacao externa coincidir com a frequˆencia natural do sistema ocorre a ressonˆancia amplificando as vibracoes e podendo levar a falhas catastroficas As consequˆencias da ressonˆancia incluem 2 Amplificacao das vibracoes ate nıveis perigosos Falhas por fadiga devido as altas tensoes cıclicas Danos estruturais aos componentes Para evitar a ressonˆancia e essencial realizar analises de frequˆencia e se necessario modificar a rigidez ou a massa dos componentes para alterar suas frequˆencias naturais 3 Manutencao de Elementos Sob Vibracao 31 Monitoramento de Condicao A manutencao preditiva utilizando tecnicas como analise de vibracao pode detectar problemas antes que causem falhas Equipamentos de monitoramento de vibracao medem as frequˆencias e amplitudes das vibracoes permitindo identificar anomalias precocemente Os principais benefıcios do monitoramento de condicao incluem Reducao de paradas nao programadas Identificacao precoce de falhas incipientes Extensao da vida util dos componentes Ferramentas como acelerˆometros e analisadores de vibracao sao comumente usadas para monitorar o estado dos equipamentos 32 Balanceamento Dinˆamico Procedimentos de balanceamento dinˆamico podem corrigir desbalanceamentos em com ponentes rotativos reduzindo significativamente as vibracoes Isso envolve a adicao ou remocao de massa para equilibrar o componente O processo de balanceamento dinˆamico inclui Medicao das vibracoes no componente Determinacao do plano de correcao do desbalanceamento Adicao ou remocao de pesos no componente rotativo O balanceamento adequado reduz o desgaste e aumenta a eficiˆencia do sistema 33 Alinhamento de Eixos O alinhamento preciso de eixos e crucial para minimizar vibracoes Tecnicas avancadas como alinhamento a laser podem garantir alinhamentos extremamente precisos re duzindo a possibilidade de vibracoes Os benefıcios do alinhamento de eixos incluem Reducao do desgaste nos rolamentos e acoplamentos Aumento da vida util dos componentes Melhoria da eficiˆencia operacional O alinhamento adequado tambem minimiza as cargas desiguais nos componentes pre venindo falhas prematuras 3 34 Lubrificacao Adequada A lubrificacao correta de componentes como rolamentos e engrenagens reduz o atrito e o desgaste minimizando folgas e consequentemente vibracoes Uma lubrificacao adequada proporciona Reducao do atrito entre as superfıcies de contato Prevencao do desgaste excessivo Dissipacao de calor gerado pela operacao A escolha do lubrificante correto e a aplicacao em intervalos regulares sao cruciais para a manutencao eficaz 35 Inspecao Regular Inspecoes regulares para detectar desgaste folgas e fissuras nos componentes sao essenci ais A substituicao de pecas desgastadas ou danificadas deve ser realizada imediatamente para evitar falhas catastroficas Os principais objetivos da inspecao regular incluem Identificacao precoce de falhas potenciais Planejamento de manutencao preventiva Garantia de operacao segura e eficiente Tecnicas como inspecao visual analise de oleo e termografia sao utilizadas para avaliar o estado dos componentes 4 Analise de Caso Falha por Vibracao 41 Descricao do Caso Um compressor de grande porte sofreu uma falha catastrofica devido a vibracoes exces sivas O componente principal afetado foi o eixo de rotacao que apresentou uma fratura ductil no ponto de maior carga vibratoria A falha ocorreu durante a operacao normal resultando em uma parada nao planejada e custos significativos de reparo 42 Analise da Falha A analise da fratura revelou que a causa principal foi o desalinhamento do eixo exac erbado por uma manutencao inadequada A fratura iniciouse por fadiga com trincas propagandose a partir de pontos de concentracao de tensoes A analise detalhada incluiu Inspecao visual da fratura para identificar o modo de falha Analise metalografica para examinar a microestrutura do material Verificacao do historico de manutencao e operacao do compressor Os resultados indicaram que o desalinhamento havia sido negligenciado durante as in specoes de rotina 4 43 Tipo de Fratura A fratura foi do tipo ductil caracterizada por uma superfıcie de fratura rugosa e de formacao plastica significativa antes da ruptura Este tipo de fratura ocorre frequente mente devido a cargas cıclicas repetidas comuns em situacoes de vibracao excessiva As caracterısticas observadas incluıram Zonas de estriamento indicativas de crescimento de trinca por fadiga Deformacao plastica nas bordas da fratura Presenca de inclusoes e imperfeicoes que atuaram como pontos de iniciacao de trinca A analise concluiu que a fratura foi precipitada pela combinacao de desalinhamento e cargas cıclicas 44 Prevencao de Falhas Futuras Para evitar falhas similares foi implementado um programa rigoroso de manutencao preditiva incluindo Alinhamento regular de eixos Utilizacao de tecnologia a laser para garantir alinhamento preciso Monitoramento contınuo de vibracoes Instalacao de sensores de vibracao para monitoramento em tempo real Inspecao periodica Realizacao de inspecoes detalhadas para detectar sinais ini ciais de desgaste e folgas Treinamento de pessoal Capacitacao da equipe de manutencao para identificar e corrigir problemas de vibracao Alem disso a implementacao de um sistema de gestao de manutencao computadorizado CMMS ajudou a rastrear e gerenciar todas as atividades de manutencao 5 Conclusao As vibracoes mecˆanicas em elementos de maquinas representam um desafio significa tivo mas gerenciavel Identificar as fontes de vibracao realizar uma manutencao ade quada e analisar cuidadosamente os casos de falha sao passos cruciais para garantir a operacao eficiente e segura dos equipamentos A implementacao de tecnicas de monitora mento preditivo e manutencao preventiva pode reduzir significativamente o risco de falhas catastroficas Com praticas adequadas e possıvel aumentar a vida util dos componentes e garantir uma operacao mais estavel e eficiente dos sistemas mecˆanicos 5 References 1 Alciatore D G Histand M B 2012 Introduction to Mechatronics and Mea surement Systems McGrawHill 2 Bently D E Hatch C T 2003 Fundamentals of Rotating Machinery Diagnos tics Bently Pressurized Bearing Press 3 Harris T A 2001 Rolling Bearing Analysis WileyInterscience 4 Mitchell J S 1993 Introduction to Machinery Analysis and Monitoring PennWell Books 5 Rao S S 2004 Mechanical Vibrations Pearson Prentice Hall 6 Timoshenko S Young D H 1955 Vibration Problems in Engineering D Van Nostrand Company 6