MAPA – VIBRAÇÕES MECÂNICAS E ACÚSTICAS – 53/2023

QUESTÃO 1

Nesta atividade, você é o(a) engenheiro(a) responsável pelo setor de manutenção de uma usina de açúcar e álcool. Os equipamentos rotativos dessa indústria têm apresentado falhas que não são previstas, e você deve implementar algo para diminuir as paradas devido à manutenção. No decorrer do exercício, considere que você estará analisando um motor que aciona uma bomba.

Dados:
Massa do motor: 15 kg.
Rigidez da base: 1200 N/m
Amortecimento da base: 240 Ns/m.

a) Diga o tipo de manutenção mais indicado para esse caso e cite alguns objetivos desse tipo de manutenção.

b) Quais etapas devem ser seguidas e quais equipamentos devem ser utilizados para realizar análises de vibrações em máquinas rotativas?

c) Para o sistema citado no início do exercício, fez-se uma análise, na qual os seguintes gráficos foram obtidos. Diga como se faz para encontrar o gráfico no tempo mostrado — qual equipamento é utilizado para dar a excitação e como esse sistema é classificado? — e como converter os dados do domínio do tempo para o domínio da frequência. Explique o que é o pico que aparece na resposta em frequência e cite alguma possibilidade para a curva apresentar esses ruídos. Caso houvesse um aumento na massa do sistema, o que aconteceria com a resposta em frequência?

Fonte: o autor.

d) Faça o modelo massa-mola-amortecedor que pode representar o motor (sistema forçado) e encontre a equação do movimento desse modelo.

e) Considerando o sistema como livre, encontre sua equação do movimento e a equação de deslocamento, sabendo que o deslocamento inicial é de 0,02 m e a velocidade inicial é de 0,25 m/s.

f) Considerando o sistema como forçado, encontre a equação do movimento e a amplitude, considerando que há uma massa desbalanceada de 3 kg a 20 cm do eixo e o motor opere a uma frequência de 600 rpm. E, caso fosse um sistema sem amortecimento, explique qual seria o comportamento da fase entre a força e a resposta.

g) Analisando a frequência de operação do sistema como 600 rpm e a frequência natural encontrada no item (e), qual deve ser o cuidado no acionamento desse equipamento?

h) Para realizar uma análise acústica nessa bomba, quais são os passos que devem ser seguidos?

i) Supondo que a faixa de operação dessa bomba é de 50 a 60 kHz e que se deseja alcançar a maior precisão possível, qual é o diâmetro do microfone mais indicado?

Fonte: adaptada de: https://www.bksv.com/media/doc/bp0100.pdf. Acesso em: 24 fev. 2023.