CONTROLE DE VIBRAÇÕES U1

1) Os movimentos vibratórios ou oscilatórios presentes nas máquinas, ou são movimentos essenciais dos quais dependem o próprio funcionamento da máquina, ou são movimentos perturbadores, isto é, trepidações prejudiciais, que necessitam ser eliminadas ou pelo menos reduzidas a níveis aceitáveis.

Esses níveis aceitáveis normalmente estão associados a questão de segurança, como por exemplo:
Escolha uma:


2) A maioria dos componentes mecânicos está sujeita a cargas que variam com o tempo e, portanto, têm características dinâmicas. Assim as análises dos problemas de vibração torna-se importante em qualquer projeto mecânico, tonando-se vital o seu entendimento físico e consequentemente, o seu equacionamento. Podemos citar como exemplos de características dinâmicas de vibração:

I- O balanceamento de máquinas.

II- Vibrações torcionais de eixos.

III- Vibrações em pás de turbinas.

IV- Vibrações em componentes de motores.

V- Vibração em componentes mecânicos estruturais.

Dentre as características citadas, quais são as que caracterizam os modelos dinâmicos de vibração.
Escolha uma:

3) Os carregamentos considerados admitem que as cargas atuantes na estrutura agem estaticamente. A estrutura é carregada lentamente até atingir a sua carga máxima e para esta determina-se a configuração deformada e as forças internas nos elementos. Assim, as cargas são aplicadas tão lentamente na estrutura, e geram movimentos tão lentos nela, que em qualquer instante a resposta pode ser calculada por uma análise estática. As deformações resultantes na estrutura, associadas às forças aplicadas se desenvolvem também lentamente e atingem seus valores máximos quando o carregamento externo também for máximo. É importante notar que embora o carregamento varie com o tempo, em cada instante a resposta pode ser calculada por intermédio de uma análise estática.

Em estruturas metálicas, como em vigas, as vibrações ocorrem de forma regular ou irregularmente em um período de tempo. Quanto à classificação das vibrações, é mais correto afirmar que:

I. As vibrações podem ser classificadas quanto à excitação, ao amortecimento, quanto ao conhecimento da força e quanto aos diversos elementos.

II. As vibrações podem ser classificadas quanto à excitação, ao amortecimento, quanto ao conhecimento da força e quanto a ressonância.

III. As vibrações podem ser classificadas quanto ao modo de vibração, à ressonância, quanto à vibrações diversas e quanto aos diversos elementos.

IV. As vibrações podem ser classificadas quanto à excitação, e ao amortecimento.

V. As vibrações podem ser classificadas quanto à excitação, ao amortecimento, força vibratória e quanto aos diversos elementos.

É correto o que se afirma em:
Escolha uma:


CONTROLE DE VIBRAÇÕES U1 - SEÇÃO 1 U1 S1 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM
1) As vibrações estão presentes em todos os dispositivos mecânicos e são características naturais da ressonância destes dispositivos e embora sejam comuns, as vibrações mecânicas são em geral indesejáveis, pois podem causar danos a máquinas e equipamentos, bem como aos operadores quando expostos por um período consideravelmente longo. Entretanto, é possível usar a vibração também de forma positiva, para detectar com antecipação a presença de falhas que podem comprometer a continuidade do serviço, ou mesmo colocar em risco a integridade da máquina.

Analise as afirmativas a seguir, no sentido dos problemas que podem ser detectados por meio da análise de vibrações.

    (   ) Insuficiência da viscosidade do lubrificante.
    (   ) Rolamentos deteriorados.(   ) Engrenagens defeituosas.(   ) Acoplamentos desalinhados.(   ) Elementos de fixação.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA.
Escolha uma:

2) O número de grau de liberdade de um sistema mecânico é o número de componentes de deslocamento que são requeridos para localizar completamente todas as massas constituintes do sistema. Em particular, nas aplicações da mecânica estrutural, os diversos componentes de deslocamentos presentes e que definiam a condição deformada, são tratados a partir desse conceito. Nas aplicações da análise dinâmica, os deslocamentos variam com o tempo e ocorre a presença de forças de inércia.

ALVES FILHO, A. Elementos Finitos. São Paulo: Erica, 2005.

A análise das vibrações que ocorrem em um motor instalado sobre uma superfície de base elástica, é modelada pela análise matemática de três graus de liberdade, sendo dois de rotação e uma de translação vertical. A análise desses modelos nos permite determinar suas frequências naturais, pela qual cada uma esta associada:
Escolha uma:

3) A análise de vibrações é um processo pelo qual as falhas em componentes mecânicos rotativos de um equipamento são descobertas pela taxa de variação das forças dinâmicas geradas.

A medição dessas vibrações é realizada por transdutores denominados:
Escolha uma:


CONTROLE DE VIBRAÇÕES U1 - SEÇÃO 2 U1 S2 - ATIVIDADE DIAGNÓSTICA
1) As molas podem ser definidas de uma forma geral como estruturas ou dispositivos que exibem deformação elástica quando carregados, e que recuperam a sua configuração inicial quando a carga é removida. Normalmente o termo mola denota um dispositivo elástico especialmente configurado para exercer forças ou torques desejados, para fornecer flexibilidade, ou para armazenar energia potencial de deformação e ser liberada mais tarde.

As orientações para a seleção de materiais ideais para determinados serviços, seguem orientação e normais pré-estabelecidas segundo padrões de serviço e aplicação, já previamente testados em ensaios de laboratório e segundo as características mecânicas dos próprios materiais. Sugere-se que os materiais candidatos para molas tenham:

I- Alta resistência.

II- Alta resiliência.

III- Boa resistência a fluência.

IV- Boa resistência a corrosão.

V- Resistência ao impacto.

A respeito das asserções referente as propriedades das molas, assinale qual das alternativas está correta.
Escolha uma:

2) Se usar duas molas em paralelo e aplicar uma carga sobre elas, as duas se deformarão igualmente e, com isto, o deslocamento do sistema será exatamente igual a deflexão das molas. Nesta realidade, pode-se dizer que a rigidez resultante do sistema em paralelo é dada pela somatória direta da rigidez de cada uma das molas. Já quando se usa duas molas em série e aplica-se uma carga sobre elas, vê-se que a deformação das molas será diferente do deslocamento total do sistema. Por conta desta realidade, a rigidez equivalente (eq k) do sistema não mais é dada por uma soma simples, mas sim por uma equivalência de relações entre os elementos de deformação da mola, resultado da intensidade da carga aplicada sobre o sistema.

Deseja-se reduzir um sistema mecânico constituído por uma massa e três molas (k1,k2 e k3) um sistema massa- mola básico de um grau de liberdade. Considerando o sistema linear e a disposição dos elementos, mostrada na figura, a rigidez equivalente desse sistema é obtida pela combinação das molas
Escolha uma:

3) Do estudo da Mecânica sabemos que o físico Robert Hooke estudou o comportamento dos sistemas elásticos, e concluiu que a intensidade da força elástica é proporcional à deformação da mola.

Considerando que a constante elástica de uma mola seja de 60 N/cm e nessas circunstâncias, a deformação sofrida pela mola ao ser solicitada por uma força de intensidade 240 N é de cerca de:
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CONTROLE DE VIBRAÇÕES U1 - SEÇÃO 2 U1 S2 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM
1) Nos mecanismos mecânicos é muito comum se deparar com sistema de molas associadas, contudo, com o objetivo de obter o sistema mecânico padrão, no qual existe apenas uma mola, há necessidade de encontrar uma mola fictícia cuja rigidez seja equivalente à da associação dada. As associações mais comuns são: molas em série, molas em paralelo, molas associadas com alavancas, molas inclinadas e molas associadas com polias.

Um bloco com 35 kg está apoiado pelo conjunto de molas mostrado na figura. O bloco é deslocado verticalmente para baixo e em seguida libertado. Sabendo que a amplitude do movimento resultante é de 45 mm, determine a constante de rigidez equivalente. Considere k1 = 16 kN/m, k2 = k3 = 8 kN/m.
Escolha uma:

2) Vibração mecânica surgem geralmente quando um sistema é deslocado da sua posição de equilíbrio estável. Em geral, quando o sistema é deformado, tende a voltar a sua forma primitiva, quando da ação de forças restauradoras. A repetição deste processo é chamado movimento oscilatório.

Uma mola helicoidal de compressão deverá operar em um mecanismo com uma deflexão inicial de 50 mm e uma variação de força correspondente a 160 N, ao longo do seu curso. Dada a constante de rigidez da mola, igual a 1.600 N/m, a deflexão final dessa mola, em mm, é:
Escolha uma:

3) Considere que a análise da vibração de um veículo é realizada pelo modelo simplificado de um sistema com um único grau de liberdade. Essa simplificação impõe a determinação da rigidez elástica equivalente às quatro molas da suspensão.

Considerando as informações a rigidez equivalente a essas quatro molas deve considerar as
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CONTROLE DE VIBRAÇÕES U1 - SEÇÃO 3 U1 S3 - ATIVIDADE DIAGNÓSTICA
1) A relação entre a frequência angular da força externa, ω, e a frequência natural das oscilações, ω0, determina o valor da amplitude das oscilações, xm. A amplitude das oscilações será máxima quando: ω = ω0, condição que é denominada ressonância. Todas as estruturas mecânicas possuem uma ou mais frequências naturais de ressonância, portanto, não devemos submeter estas estruturas a uma força externa elevada que possa apresentar uma destas frequências pois a estrutura poderá chegar a uma condição crítica de operação seja um dispositivo mecânico ou estabilidade caso represente uma estrutura.

Com base nas informações, tomemos como base a analise da vibração de um motor instalado sobre uma base elástica. Verificou-se que, quando sujeito a uma rotação de 3.600 rpm, o motor entra em ressonância. Desconsiderando-se qualquer efeito dissipativo do sistema, uma das frequências naturais do sistema, em Hz, é de:
Escolha uma:

2) Todas as estruturas mecânicas possuem uma ou mais frequências de ressonância. Não devemos submeter estas estruturas a uma força externa elevada que apresente uma destas frequências. Os projetistas de aeronaves asseguram-se de que nenhuma das frequências naturais, nas quais uma asa pode vibrar, coincide com a frequência de rotação dos motores em velocidade de cruzeiro. Não se pode deixar para descobrir durante o voo que a asa oscila violentamente em certas velocidades.

A análise das vibrações ocorrentes em um motor instalado sobre uma base elástica é realizada por meio de um modelo físico com três graus de liberdade, sendo um de traslação vertical e dois de rotação. A análise dos resultados do modelo matemático representativo das vibrações desse motor permite determinar suas três frequências naturais, cada uma das quais está relacionada a um(a)
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3) As vibrações podem parecer algo inofensivo, porém, os males causados por exposições constantes, assim como a ruídos, pode ocasionar diversos danos físicos aos trabalhadores, como perda do equilíbrio, alteração no sistema cardíaco, falta de concentração para o trabalho, dentre outros.

A respeito das características das vibrações e de seus efeitos, analise as afirmativas, julgue Verdadeiro (V) ou Falso (F).

( ) As vibrações podem ser classificadas de acordo com o modo que são transmitidas ao corpo em: vibração de corpo inteiro e vibração transmitida por meio das mãos.
( ) A vibração transmitida por meio das mãos pode ser produzida por diversos processos em que são utilizadas ferramentas manuais, como motosserras, furadeiras e britadeiras, sendo que, a ação repetitiva desses estressores sobre o corpo humano prejudica somente o sistema nervoso periférico, diferentemente da vibração de corpo inteiro.
( ) A exposição à vibração de corpo inteiro pode ocasionar sensação de desconforto, mau humor, influenciar o desempenho e oferecer risco à saúde e à segurança do trabalhador.
( ) Indivíduos expostos à vibração por meio das mãos podem apresentar insônia, esquecimento e depressão à medida que os sinais e os sintomas progridem. Podem ainda apresentar alterações na circulação periférica, nervosa e muscular, na articulação e no sistema nervoso central e autônomo, associadas a perda auditiva, nistagmo (oscilações rítmicas, repetidas e involuntárias de um ou ambos os olhos) e vertigem. 

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA.
Escolha uma:


CONTROLE DE VIBRAÇÕES U1 - SEÇÃO 3 U1 S3 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM
1) Uma função harmônica pode ser representada como linhas verticais em um diagrama de amplitude em relação à frequência, denominado espectro de frequência ou diagrama espectral. Uma função harmônica pode também ser representada através de séries de Fourier no domínio do tempo, o qual no domínio da frequência, quando se monta um gráfico em que apresenta a amplitude em relação a frequência em que esta ocorre. Isto é muito útil quando está trabalhando com sistemas reais, pois estes apresentam infinitas frequências naturais, sendo que quando se faz uma representação no domínio da frequência pode ver perfeitamente quais são as frequências que devem ser evitadas.

No acompanhamento e monitoração de uma máquina, foram registradas vibrações, com grande número de picos harmônicos e elevado ruído de fundo.

O espectro de frequência apresentado, indica a existência de:
Escolha uma:

2) A maioria dos componentes mecânicos estão sujeitos a esforços de cargas que variam com o tempo. Este mecanismo sofre com desgastes e perturbações naturais e portanto precisam ser analisados a fim de se prever danos e realizar manutenções periódicas para garantir a vida útil de sua operação. Embora diversos problemas podem ser evitados e corrigidos com certa precisão e cautela, estes componentes estão sujeitos a outro tipo de intercorrência que não se trata de um problema, mais sim, de uma característica natural de operação, trata-se da vibração. Os movimentos vibratórios ou oscilatórios estão presentes nas máquinas ou são naturais de seu funcionamento, porém, podem ser movimentos perturbadores que devem ser eliminados ou atenuados com algum tipo de estudo de amortecimento, para garantir níveis aceitáveis de operação, que também se adequam as questões de segurança.

Considerando os efeitos previstos pela vibração excessiva de um dispositivo, num projeto de elemento de máquinas, alguns engenheiros sugeriram balancear o eixo de rotação de um motor, de diâmetro 30 mm, para reduzir trepidações no dispositivo mecânico. Sabe-se que a velocidade angular de rotação do eixo é de cerca de 20π rad/s e que a força tangencial de transmissão é de aproximadamente 18kN.


Fonte: MELCOMIAN, Sarkis. Mecânica técnica e Resistência dos Materiais. 18ª ed. São Paulo: Érica, 2007.

Para tal, qual seria a frequência de operação deste motor?
Escolha uma:

3) O movimento oscilatório conhecido como periódico é caracterizado por movimentos repetidos a intervalos de tempo iguais, sendo denominado movimento harmônico o tipo mais simples de movimento periódico. (RAO, 2008 p. 21)

Um móvel executa um movimento harmônico simples de equação X=8.cos (pi/8 . t) onde t é dado em segundos e x em metros. Após 2,0 s, a elongação do movimento é:
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CONTROLE DE VIBRAÇÕES U1 - SEÇÃO 3 U1 - AVALIAÇÃO DA UNIDADE
1) Todos sistemas mecânicos tendem a vibrar quando do início de sua operação e as vibrações. Porém, as vibrações podem oferecer riscos quanto a exposição constante ou por longo período, a transmissão de vibrações mecânicas. Nosso corpo, como qualquer outro dispositivo, é considerado um sistema massa mola e por esta razão, sofre efeitos vibratórios.

Dentre algumas das maneira de atenuar os efeitos vibratórios, pode-se destacar:

I - Substituir o equipamento ou selecionar aquele que produza o mínimo de possível vibração.
II - Instalação de amortecedores de vibração em assentos ou com sustentação a ar equipamentos móveis (trator, caminhão, entre outros).
III - A calibração de pneus dos veículos contribuem para diminuição das vibrações transmitidas em veículos móveis.
IV - Uso de ferramentas com características antivibratórias.
V - Elaborar programas de manutenção dos equipamentos e das instalações.

É correto o que se afirma em
Escolha uma:

2) Molas helicoidais são provavelmente as mais utilizadas do que qualquer outro tipo. As molas helicoidais podem ser usadas para suportar cargas compressivas (empurrando), cargas trativas (puxando) ou momentos torcionais (torcendo).

Uma mola helicoidal de compressão deverá operar em um mecanismo com deflexões que variam entre 50 mm e 150 mm, com uma variação de força correspondente a 160 N. A constante de rigidez dessa mola, em unidades SI, é:
Escolha uma:

3) Defini-se vibração como um movimento periódico, uma oscilação de uma partícula, um sistema de partículas ou um corpo rígido em torno de uma posição de equilíbrio que passa a oscilar quando sujeito a interferência de forças de inércias que se manifestam nas massas distribuídas na estrutura, aplicadas em várias direções, agindo de maneira a promover o deslocamento do corpo "graus de liberdade". Este movimento pode ser entendido como uma oscilação natural ou forçada que todo e qualquer sistema está sujeito a estas oscilações já que todo corpo é entendido como um sistema massa-mola e tende a excitar quando da aplicação destas forças. Contudo, para evitar que um sistema oscila de maneira a gerar perturbações excessivas e indesejáveis, busca-se atenuar estes deslocamentos com sistema amortecimento, reduzindo as oscilações e evitando sua propagação a índices indesejados.

Para minimizar as vibrações de um motor, em decorrência do desbalanceamento de seus componentes, um engenheiro projetou uma base elástica de rigidez K constante e amortecimento desprezível. Se a massa do motor é M, e a força desbalanceadora periódica tem amplitude F0 ,considerando o sistema como sendo de um grau de liberdade, a amplitude dos deslocamentos vibratórios do motor é
Escolha uma:

4) Em estruturas metálicas, como em vigas, as vibrações ocorrem de forma regular ou irregularmente em um período de tempo. Quanto à classificação das vibrações, é mais correto afirmar que:

I. As vibrações podem ser classificadas quanto à excitação, ao amortecimento, quanto ao conhecimento da força e quanto aos diversos elementos.
II. As vibrações podem ser classificadas quanto à excitação, ao amortecimento, quanto ao conhecimento da força e quanto a ressonância.
III. As vibrações podem ser classificadas quanto ao modo de vibração, à ressonância, quanto à vibrações diversas e quanto aos diversos elementos.
IV. As vibrações podem ser classificadas quanto à excitação, e ao amortecimento.
V. As vibrações podem ser classificadas quanto à excitação, ao amortecimento, força vibratória e quanto aos diversos elementos.

É correto o que se afirma em
Escolha uma:

5) A maioria dos componentes mecânicos está sujeita a cargas que variam com o tempo e, portanto, têm características dinâmicas. Assim, a análise de problemas de vibração torna-se importante em qualquer projeto mecânico, tornando-se vital o seu entendimento físico e, consequentemente, o seu equacionamento. Estão inseridos nesta classe de problemas: o balanceamento de máquinas, vibrações torcionais de eixos, vibrações em pás de turbinas, vibrações em componentes motores, vibrações em automóveis, navios, aviões e, em geral, em componentes mecânicos e estruturas.
Quando ocorre vibrações no veículo e oscilações no volante deve-se realizar:
Escolha uma: