4 - Aula 01 - Vibracoes

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VIBRAÇÕES MECÂNICAS 
Prof. Dr. Ricardo da Silva Pereira 
ESTACIO BELÉM
Aula 01
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Rao, Singiresu S. Vibrações Mecãnicas. 4 ed. Prentice
Hall, 2008.
Willian T. Thomson. Teoria da Vibração com aplicações. 
Editora Interciência, 1998. ( Tradução)
ÉMETODOS DE AVALIAÇÃO 
• LISTAS DE EXERCÍCIOS 
• ATIVIDADES EM CLASSE 
• PROVA
• FREQUÊNCIA 
Vibração ou oscilação é qualquer movimento que se
repete, regular ou irregularmente depois de um intervalo
de tempo.
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1.1. Definição de Vibração e Aplicação na Engenharia
Definição:
É o movimento oscilatório de um corpo em torno de sua
posição de equilíbrio estável.
Exemplo:
 avaliação de níveis de vibração;
 análise de vibração;
 diagnose de vibração;
 manutenção preditiva;
EXEMPLOS DE APLICAÇÕES DO ESTUDO DE 
VIBRAÇÕES MECANICAS 
 Automóveis e projetos de maquinas
 Conforto humano (aumento do 
nível de vibração) 
 Reduzir a vida útil do sistema
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 As vibrações são geralmente danosas para máquinas, processos
e pessoas.
 Traz como conseqüências:
 Afrouxamento de elementos de máquinas: parafusos, porcas, 
dispositivos de fixação, etc.
 Desgaste rápido em mancais, engrenagens e demais peças 
móveis de uma máquina;
 Falhas por fadiga (por exemplo em cabos de linhas aéreas de 
transmissão de energia elétrica);
 Mau acabamento superficial em processos de usinagem;
 Desconforto para seres humanos;
 Etc.
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 Contudo, em alguns casos, as vibrações são desejáveis.
 Como por exemplo, em peneiras vibratórias e
motovibradores
Peneira vibratória 
horizontal
Boca vibratória de 
descarga para ajuda ao 
escoamento de silo de 
calcário. 
Motovibrador
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Em sistemas forçados pode haver o fenômeno da Ressonância !
Quando a freqüência da excitação externa coincide com a 
freqüência natural do sistema.
Conseqüências:
Grandes deformações
Grandes tensões
Falha do material
Exemplo didático de ressonância:
RESSONÂNCIA
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EXEMPLO DE QUEBRA DEVIDO A ALTAS VIBRAÇÕES
Exemplo de Instabilidade
devido a Vibração Induzida
por Vórtices
Tacoma Narrows 
Bridge
ELEMENTOS QUE COMPÕEM UM SISTEMA MECÂNICO 
VIBRATÓRIO 
Massas: armazenam energia potencial gravitacional e energia 
cinética (translação/rotação) 
Graus de Liberdade:é o número de coordenadas cinematicamente
independentes necessárias para descrever completamente (localizar
e orientar) o movimento espacial de toda partícula de um sistema
em qualquer instante de tempo.
Elementos que compõem um sistema mecânico vibratório 
Molas (representação física): armazenam energia potencial 
elástica - deformação elástica que sofre o corpo.
Amortecedores: dissipam energia mecânica sob a forma de 
calor e/ou som.
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Aplicações do estudo das vibrações na engenharia :
(i) Dimensionar isoladores e absorvedores de vibração;
(ii) Diagnosticar o estado de funcionamento de uma máquina;
(iii) Balancear equipamentos rotativos desbalanceados;
(iv) Determinar freqüências naturais e modos de vibração de
estruturas;
(v) Ajustar modelos numéricos de estruturas;
(vi) Etc.
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(i.1) Isoladores de vibração: Isolam equipamentos sensíveis de 
bases vibratórias ou isolam a base de equipamentos vibrantes
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Mais exemplos de isoladores:
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(i.2) Absorvedores de vibração:
Sistemas secundários que absorvem a energia da vibração do 
sistema primário
Exemplos:
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(ii) Diagnosticar o estado de funcionamento de uma máquina
Desbalanceamento 
Dinâmico
Desalinhamento 
Angular
De acordo com a medição da
vibração em uma máquina,
podemos verificar se há algum
defeito e que tipo de defeito
está ocorrendo.
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Exemplos de medição da 
vibração de máquinas
Acelerômetro
Sensor de deslocamento
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(iii) Balancear equipamentos rotativos desbalanceados
Balanceamento 
em campo
Balanceamento utilizando 
máquina balanceadora
Vibração livre é aquela produzida por uma perturbação
inicial que não persiste durante o movimento vibratório. Como
exemplo tem-se a vibração do pêndulo simples. Depois de
deslocado de sua posição de equilíbrio, o pêndulo simples
permanece em movimento oscilatório sem que nenhum efeito
externo intervenha.
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Sistema Livre
Condição inicial de 
deslocamento: x(0)
Condição inicial de 
velocidade: v(0)
 Oscila sem a ação de forças externas
 Oscila em uma ou mais freqüências naturais 
(amortecida ou não) do sistema 
 Sistema vibra devido a aplicação de 
condições iniciais de deslocamento e/ou 
velocidade
• Vibração forçada é provocada por um efeito externo
que persiste durante o tempo em que o movimento
vibratório existir. O movimento de um rotor desbalanceado
é típico de uma vibração forçada.
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Sistema Forçado  Oscila sob a ação de forças externas
 Oscila na(s) freqüência(s) da força externa de 
excitação 
• Vibração amortecida é aquela em que a energia vibratória
se dissipa com o transcorrer do tempo de forma que os níveis
vibratórios diminuem progressivamente.
• Vibração não amortecida é aquela em que a energia
vibratória não se dissipa de forma que o movimento vibratório
permanece imutável com o passar do tempo.
• Vibração linear é aquela que ocorre em um sistema
cujos componentes atuam linearmente (a força de mola
proporcional ao deslocamento, a força de amortecimento é
proporcional à velocidade e a força de inércia é proporcional
à aceleração).
• Vibração não linear é aquela em que um ou mais
componentes do sistema não se comporta linearmente, ou
seja a força produzida não apresenta uma relação linear com
a variável cinemática a que se associa (relações quadráticas,
cúbicas, logarítmicas, exponenciais, senoidais, etc.
• Vibração determinística é aquela em que se pode
prever todas as características do movimento vibratório
em qualquer instante de tempo.
Vibração aleatória ou não determinística é aquela em que
não é possível prever o que irá acontecer no movimento
vibratório.
Graus de Liberdade é o número mínimo de coordenadas
independentes necessárias a descrever completamente o
movimento de todas as partes que compõem um sistema
vibratório.
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