Em uma indústria de grande porte especializada na fabricação de máquinas agrícolas e na conformação de chapas metálicas, foram registrados dois problemas distintos, mas relacionados ao mesmo fenômeno: vibrações mecânicas.
No setor de usinagem, a quebra de dentes em engrenagens de um sistema de transmissão gerou vibração forçada não amortecida, comprometendo a eficiência do conjunto e aumentando o risco de falhas catastróficas. Já no setor de prensas excêntricas para conformação de chapas, os operadores relataram desconforto causado por ruído e vibração excessiva, afetando não apenas a saúde ocupacional, mas também a qualidade dimensional das peças produzidas.
Diante desse cenário, a equipe de engenharia foi acionada para investigar o problema. Como parte do time de manutenção e confiabilidade, você foi designado para analisar o comportamento vibracional dos sistemas, utilizando simulação no Laboratório Virtual. Seu objetivo é compreender a origem das vibrações, identificar os efeitos no desempenho e propor estratégias de correção e prevenção.
ETAPA 1 – Análise Espectral (Laboratório Virtual)
Antes de iniciar a análise de vibração no sistema, ao acessar os dados das engrenagens, você decidiu esboçar como seria o comportamento do espectro vibracional se as engrenagens estivessem em perfeito estado.
Considere que o conjunto em análise representado na Figura 1 e Tabela 1.
Figura 1 – Arranjo do sistema
Fonte: ALgetec, 2025.
Tabela 1 – Informações do sistema
Rotação do motor (Hz) | Engrenagem Motora | Engrenagem Movida | Esquemático |
18,4 Hz | 23 dentes | entes | 1 |
1.1) Complete a tabela com os valores aproximados das frequências de engrenamento do seu sistema. Indique todas as etapas e justificativas de cálculo claramente. Demonstre como você obteve os valores da Tabela 2, a partir dos dados fornecidos. Valores não acompanhados de justificativas serão excluídos. Assegure-se de utilizar números inteiros na resposta final (Tabela 2).
Tabela 2 – Frequências do espectro SEM DEFEITOS.
Pico | Frequência (Hz) |
1 | |
2 | |
3 |
1.2) Elabore o esboço do espectro vibracional sem defeitos, indicando os picos nos valores calculados.
1.3) No Laboratório Virtual, simule o espectro do sistema de transmissão com defeito (quebra de dente na engrenagem).
a) Registre uma captura de tela do espectro obtido.
b) Complete a Tabela 3 com os valores aproximados das frequências.
Tabela 3 – Frequências do espectro COM DEFEITO.
Pico | Frequência (Hz) |
1 | |
2 | |
3 |
1.5) Comente outras falhas que podem ser diagnosticadas por análise espectral, como desgaste dos dentes, folga insuficiente ou desalinhamento.
2.1) Classifique os principais tipos de vibração encontrados em sistemas mecânicos (livre, forçada, amortecida etc.) e dê um exemplo de cada um.
2.2) Explique como o amortecimento influencia na resposta de um sistema vibratório.
2.3) Descreva como a vibração mecânica pode gerar ruído (vibroacústica).
2.4) Cite os efeitos da exposição prolongada a vibrações sobre o corpo humano.
2.5) Explique como a manutenção preditiva baseada em análise de vibração ajuda a evitar falhas.