ANÁLISE MODAL

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
FACULDADE DE ENGENHARIA MECANICA
VIBRAÇÕES MECÂNICAS
PROF. MSC. KELVIN PINHEIRO
ANÁLISE MODAL
Equipe:
LÉO CÉSAR DE OLIVEIRA PEREIRA		201002140042
INTRODUÇÃO
REFERENCIAL TEÓRICO
ANÁLISE MODAL
TIPOS DE ANÁLISE MODAL
MÉTODOS DE IDENTIFICAÇÃO DE ANÁLISE MODAL
INSTRUMENTOS UTILIZADOS
SELEÇÃO DOS CRITÉRIOS
PONTOS E MEDIÇÃO PARA MONITORAMENTOS
SOFTWARES UTILIZADOS
EXEMPLOS
CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS
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SUMÁRIO
		A necessidade de identificar e entender os diversos ramos da ciência levou à construção de metodologias, sistemáticas e organizadas, capazes de investigar parâmetros e entender como estes interagem e cujo resultado é a construção de modelos que buscam uma maior compreensão do universo.			Com isto a análise modal se torna uma colaboração para a definição de características específicas, possibilitando melhorias no projeto estrutural e aumentando a segurança por meio de comparações entre o modelo matemático do projeto e seu teste experimental.
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1 INTRODUÇÃO
MOTIVOS DE VIBRAÇÃO INDESEJADA NUMA MÁQUINA
CAUSAS MAIS COMUNS:
Desalinhamento
Desbalanceamento
SE FOR MÚLTIPLO DE VELOCIDADE DO ROTOR DA MÁQUINA:
Engrenagens avariadas;
Correias em mal estado;
COMPONENTES ALEATÓRIOS DA VIBRAÇÃO:
Cavitação;
Escamação nos rolamentos (causa ressonância no mancal);
Atrito;
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2 REFERENCIAL TEÓRICO
PROBLEMA ESTRUTURAL
PROBLEMA DIRETO
Modificação estrutural
Características dinâmicas
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PROBLEMA INDIRETO
Características dinâmicas
Modificação estrutural (massa, rigidez e amortecimento)
2 REFERENCIAL TEÓRICO
NORMAS RELACIONADAS À ANÁLISE MODAL
NBR 10272 - Ensaio não destrutivo – Análise de vibrações - Medição e avaliação da severidade das vibrações mecânicas de máquinas elétricas rotativas.
NBR 10273 - Ensaio não destrutivo – Análise de vibrações - Requisitos para instrumentos de medição de severidade de vibração de máquinas
NBR 15928 - Ensaio não destrutivo – Análise de vibrações – Terminologia.
NBR 10082 - Ensaio não destrutivo – Análise de vibrações – Avaliação da vibração mecânica de máquinas com velocidades de operação de 600 rpm a 15 000 rpm.
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2 REFERENCIAL TEÓRICO
NORMAS RELACIONADAS À ANÁLISE MODAL
Avaliação da severidade de vibração ISO 2372 e NBR 10082 – Critério de velocidade RMS.
Avaliação da severidade de vibração ISO 7919 - Critério da oscilação relativa do eixo.
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2 REFERENCIAL TEÓRICO
CONCEITO
	Análise modal é um processo utilizado para determinar parâmetros dinâmicos como as frequências naturais, fatores de amortecimentos e modos de vibração, com essas propriedades pode-se formular o modelo matemático o qual representará o comportamento dinâmico de uma estrutura.
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3 ANÁLISE MODAL
4 TIPOS DE ANÁLISE MODAL
Análise computacional utilizando Método de Elemento Finitos (FEM);
Geralmente realizada na fase de projeto;
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ANÁLISE MODAL EXPERIMENTAL (EMA)
ANÁLISE MODAL TEÓRICA
Se baseia em combinações de excitações e respostas (entradas e saídas);
Levam à FRF (Funções Respostas em Frequência);
Complementa os resultados obtidos pela análise teórica;
Custo mais elevado;
DESCRIÇÃO DA ESTRUTURA
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ANÁLISE MODAL EXPERIMENTAL (EMA)
ANÁLISE MODAL TEÓRICA
MODOS DE VIBRAR
NÍVEIS DE RESPOSTA
Modelo espacial
[M] [C] [K]
Modelo modal
ωr [Φ]
Modelo de resposta
α(ω)h(t)
MODOS DE VIBRAR
NÍVEIS DE RESPOSTA
Modelo modal
ωr [Φ]
Modelo de resposta
α(ω)h(t)
DESCRIÇÃO DA ESTRUTURA
Modelo espacial
[M] [C] [K]
4 TIPOS DE ANÁLISE MODAL
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5 MÉTODO DE IDENTIFICAÇÃO DE ANÁLISE MODAL
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5 MÉTODO DE IDENTIFICAÇÃO DE ANÁLISE MODAL
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5 MÉTODO DE IDENTIFICAÇÃO DE ANÁLISE MODAL
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6 INSTRUMENTOS UTILIZADOS
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ESQUEMA DE ANÁLISE MODAL EXPERIMENTAL
6 INSTRUMENTOS UTILIZADOS
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TRANSDUTORES SISMICOS
Montados sobre a estrutura, captam a sua vibração absoluta. (vibram junto com a estrutura)
Vibrômetro: sensível a velocidade de vibração
Acelerômetro: sensível a aceleração
Ultra sônico: capta as ondas de choque
6 INSTRUMENTOS UTILIZADOS
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TRANSDUTORES RELATIVOS
Montados em um ponto fora da peça sob analise, medem a oscilação da peça em relação a ele.
Indutivo;
Capacitivo;
Lazer (Óticos);
* Todos sensíveis ao DESLOCAMENTO.
6 INSTRUMENTOS UTILIZADOS
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Amplificador de sinal
Martelo de impacto
Notebook
7 SELEÇÃO DE CRITÉRIOS
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Máquinas com mancais relativamente rígidos quando comparados com suas peças móveis (rolamentos ou hidrostáticos);
Máquinas com múltiplas fontes de ruído (engrenagens bombas de palhetas compressores);
Máquinas que contenham peças com movimento alternativo.
CRITÉRIO DA VELOCIDADE EFICAZ (RMS)
7 SELEÇÃO DE CRITÉRIOS
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Máquinas rotativas simples com mancais de deslizamento ou hidrodinâmicos e eixos relativamente longos, tais como grupos geradores hidroelétricos, turbinas a vapor ou a gás.
VALOR DE PICO
7 SELEÇÃO DE CRITÉRIOS
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Norma NBR 10082: A = Boas condições, B = Aceitável, C = Limite Tolerável, D = Não permissível
7 SELEÇÃO DE CRITÉRIOS
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Norma NBR 7919: A = Boas condições, B = Aceitável, C = Limite Tolerável, D = Não permissível
OSCILAÇÃO RELATIVA DO EIXO
8 PONTOS E MEDIÇÃO PARA MONITORAMENTO
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Os mancais são pontos obrigatórios;
Quando se fizer medição em carcaças, evitar partes flexíveis;
Em cada um dos pontos deve-se estabelecer claramente, e documentar, as direções de medida: horizontal, vertical ou axial;
A medição deve ser realizada sempre nas mesmas condições operacionais de velocidade e potência.
9 SOFTWARES UTILIZADOS
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10 EXEMPLOS
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GRÁFICO NO TEMPO
10 EXEMPLOS
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ANÁLISE MODAL TEÓRICA (MODELAGEM DE NÁVIO)
10 EXEMPLOS
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FLEXÃO EM XY
FLEXÃO EM XZ
10 EXEMPLOS
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TORÇÃO EM YZ
TORÇÃO EM XZ
10 EXEMPLOS
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ANÁLISE MODAL EXPERIMENTAL (CANALIZAÇÃO DE POÇO)
10 EXEMPLOS
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ANÁLISE MODAL EXPERIMENTAL (CANALIZAÇÃO DE POÇO)
10 EXEMPLOS
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ANÁLISE MODAL EXPERIMENTAL (CANALIZAÇÃO DE POÇO)
9 CONCLUSÕES
		A análise modal requer um amplo conhecimento do engenheiro, pois necessita de bastante perícia na utilização dos softwares e na definição do método numérico a ser utilizado durante sua modelagem em caso de análise modal analítica. Da mesma forma no caso da análise modal experimental, devido a necessidade de um conhecimento prévio do funcionamento da máquina e análise visual e mecânica dos principais pontos de vibração da máquina.
		Os resultados dos ensaios podem auxiliar na implementação de uma manutenção preditiva e preventiva nos componentes da máquina, bem como na identificação e solução de problemas vibratórios.
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REFERÊNCIAS
S. Rao. Vibrações Mecânicas. Prentice Hall, 4.o edition, 2008.
M. Dias Jr. Análise modal experimental. Notas de aula da disciplina de Pós-graduação em Engenharia Mecânica da FEM/UNICAMP, 2005.
F. Santos. Dinâmica de Sistemas Mecânicos. Makron Books, 2001
MINETTE, Ricardo Soares, 2013, Análise Modal Experimental de Bombas Centrífugas Submersas - Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, 2013 tese de M.Sc, COPPE/UFRJ. Rio de janeiro, RJ, Brasil
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