Svantek Academia

Guia de vibração: definição, tipos e testes

Vibração é o movimento oscilatório de um objeto em torno de uma posição de referência, caracterizado por sua frequência, amplitude e energia, que pode originar-se de fenômenos naturais como terremotos ou fontes artificiais, como máquinas. Abrange um amplo espectro de contextos físicos, impactando a engenharia, a ciência ambiental e a saúde humana através de suas diversas formas e efeitos.

Qual é a definição de vibração na física?

Na física, vibração refere-se ao movimento oscilatório periódico de um objeto em torno de um ponto de referência central. Este movimento é caracterizado pelo movimento de vaivém que se repete em intervalos regulares, definidos por parâmetros específicos como amplitude, frequência e fase. A amplitude representa a distância máxima da posição de referência, indicando a extensão da oscilação, enquanto a frequência, medida em hertz (Hz), denota o número de ciclos que a vibração completa por segundo. A fase descreve a posição do ciclo de oscilação em um determinado momento em relação a um ponto de referência. As vibrações podem ocorrer em vários sistemas físicos, desde o simples movimento harmônico de um pêndulo até os complexos modos vibracionais das moléculas e as ondas sísmicas geradas pelos terremotos. Este conceito é fundamental para compreender como a energia é transmitida através de sistemas na forma de ondas, desempenhando um papel crucial em áreas como a engenharia mecânica, a acústica e a ciência dos materiais, onde o controlo ou aproveitamento das vibrações pode levar a avanços tecnológicos significativos e a insights sobre o natureza da matéria e da energia.

What is a vibration definition in physics​

O que é uma frequência de vibração?

A frequência de vibração é uma medida quantitativa que indica quantas vezes um objeto completa um ciclo completo de movimento oscilatório em um segundo, expresso em hertz (Hz). Esta métrica é fundamental para caracterizar o comportamento dinâmico de sistemas, desde configurações mecânicas simples, como um diapasão vibrando em uma frequência singular e precisa, até montagens complexas, como um motor de combustão interna, onde múltiplas peças vibram em várias frequências. Compreender a frequência de vibração ajuda a analisar o comportamento do sistema, diagnosticar problemas e projetar estruturas e componentes para evitar condições ressonantes que podem levar à falha ou ineficiência.

vibration frequency

Índice

O que é uma energia vibratória?

Energia de vibração refere-se à energia cinética associada ao movimento oscilatório de um objeto, representando a capacidade desse movimento de realizar trabalho ou transmitir tensão a materiais e estruturas. Esta energia é crucial para avaliar como as vibrações afetam a integridade, o desempenho e a longevidade de produtos e conjuntos quando expostos a diferentes ambientes vibracionais. Ao avaliar a energia, engenheiros e cientistas podem determinar a durabilidade e resiliência dos materiais, prever falhas potenciais e projetar produtos que possam suportar tensões vibracionais específicas, garantindo assim confiabilidade e segurança em sua aplicação.

Como a vibração produz som?

A vibração produz som quando o movimento de vaivém de um objeto perturba o ar circundante, gerando ondas de pressão. Essas ondas viajam pelo ar até chegar aos nossos ouvidos, onde fazem vibrar o tímpano. Essas vibrações do tímpano são então convertidas em sinais elétricos que o cérebro percebe como som. Esta conversão do movimento físico em som permite-nos experimentar diferentes ruídos e músicas, com o tom e a intensidade do som determinados pela frequência e amplitude das vibrações.

Tipos de vibração

Os tipos de vibrações podem ser amplamente classificados em duas categorias principais: naturais e não naturais (provocadas pelo homem), cada uma com tipos e efeitos específicos.

Naturais incluem:

  • Terremotos: Atividades sísmicas que causam tremores no solo, afetando estruturas e a superfície terrestre.
  • Vento: Fluxo de ar que pode provocar oscilações em estruturas ou objetos, influenciando projetos de engenharia de edifícios e pontes.
  • Ondas Oceânicas: O movimento da água que induz vibrações nas estruturas marinhas é crucial para o projeto de portos e plataformas offshore.

Não naturais (artificiais) são gerados por:

  • Máquinas: Resultantes de movimentos mecânicos, essas vibrações são fundamentais no monitoramento da saúde e eficiência dos equipamentos industriais.
  • Veículos: Causados por motores, irregularidades nas estradas e forças aerodinâmicas, impactando o projeto dos veículos e a construção das estradas.
  • Atividade Humana: Ações como caminhar, correr ou usar ferramentas geram vibrações que podem influenciar a ergonomia do local de trabalho e o design das ferramentas.

A duração das vibrações categoriza-as ainda em:

  • Curto prazo: Tais como impactos de golpes de martelo ou a rápida liberação de energia em explosões, significativos para avaliações de segurança e projetos de proteção.
  • Longo prazo (contínuo): provenientes de máquinas rotativas, turbinas eólicas e tráfego, essas vibrações têm implicações nos cronogramas de manutenção e na durabilidade estrutural.

As vibrações também diferem de acordo com o objeto que afetam:

  • Vibração Humana: Inclui vibrações no corpo inteiro e nas mãos e braços, com implicações para a saúde que vão desde desconforto até condições médicas graves.
  • Vibração de máquinas: Abrange vibrações rotacionais e alternativas, críticas para a manutenção e projeto de máquinas.
  • Vibração Estrutural: Abrange ressonância e vibrações forçadas, considerações essenciais em engenharia arquitetônica e civil para garantir a integridade estrutural.
  • Vibração do Solo: Envolve ondas superficiais e corporais, impactando as práticas de construção e as medidas de segurança sísmica.
type of vibrations

Como as diferentes fontes de impacto afetam a gravidade e a natureza das vibrações experimentadas?

A fonte desempenha um papel crucial na determinação da gravidade e natureza das vibrações experimentadas, impactando estruturas, máquinas e até mesmo o bem-estar humano de várias maneiras. Fontes naturais, como terremotos e vento, podem produzir vibrações com uma ampla gama de gravidade – desde quase imperceptíveis até devastadoramente intensas – e frequências que são muitas vezes imprevisíveis e variadas. As vibrações dos terremotos, por exemplo, são repentinas e aleatórias, capazes de causar danos estruturais significativos, enquanto as vibrações induzidas pelo vento podem causar tensões contínuas, mas variáveis, em edifícios e pontes.

As vibrações provocadas pelo homem, geradas por máquinas, veículos e atividades humanas, tendem a ter uma natureza mais previsível e repetitiva, estando a sua severidade intimamente ligada à intensidade operacional da fonte. Por exemplo, a maquinaria industrial pode produzir vibrações sustentadas que podem afectar a integridade estrutural de edifícios próximos ao longo do tempo, enquanto as vibrações intermitentes das actividades humanas, embora geralmente menos graves, podem perturbar operações sensíveis em ambientes como hospitais ou laboratórios.

A duração da exposição à vibração – impactos de curto prazo, como explosões versus efeitos de longo prazo da operação contínua das máquinas – influencia ainda mais o potencial de danos ou desconforto. Em última análise, compreender as características específicas das vibrações provenientes de diferentes fontes permite uma gestão mais eficaz dos seus impactos, melhorando a segurança, o conforto e a fiabilidade operacional numa vasta gama de contextos.

Teste de vibração

O teste de vibração é um processo de avaliação crucial que determina como vários produtos suportam diferentes forças vibracionais, essencial para garantir confiabilidade e durabilidade em setores como automotivo, aeroespacial e manufatura. Esta fase de testes é fundamental para descobrir possíveis falhas e vulnerabilidades de design, facilitando assim melhorias preventivas antes do lançamento do produto no mercado ou da implantação operacional. Os testes fornecem uma avaliação abrangente da robustez do produto.

Os aspectos de previsibilidade e frequência das fontes de vibração são analisados metodicamente durante este processo, permitindo aos engenheiros prever possíveis modos de falha e ajustar o projeto para suportar impactos vibracionais previstos. Ao identificar as frequências ressonantes de um produto, os testes garantem que o produto possa resistir sem apresentar mau funcionamento. Assim, os testes de vibração sublinham a capacidade do produto de resistir a forças vibracionais específicas e também aumentam a sua segurança, funcionalidade e longevidade, tornando-o um componente vital do ciclo de vida de desenvolvimento do produto.

Quais são os principais parâmetros usados para descrever a vibração?

Os principais parâmetros para descrever a vibração são deslocamento, velocidade e aceleração. Os parâmetros de velocidade ou aceleração são frequentemente favorecidos porque tendem a produzir um espectro de frequência mais plano, o que ajuda a utilizar melhor a faixa dinâmica da instrumentação do que as medições de deslocamento.

As medições de aceleração são particularmente úteis quando a faixa de interesse inclui altas frequências, pois a aceleração tende a ser ponderada em relação a esses componentes.

As medições de deslocamento são de valor limitado na análise geral de vibrações porque deslocamentos apreciáveis normalmente ocorrem apenas em baixas frequências, enquanto os sistemas mecânicos podem exibir características importantes em uma faixa mais ampla de frequências.

Os parâmetros de vibração podem ser convertidos entre si?

Sim, os parâmetros podem ser convertidos entre si. Para sinais senoidais, a velocidade pode ser obtida dividindo a aceleração por um fator proporcional à frequência, e o deslocamento pode ser obtido dividindo a aceleração por um fator proporcional ao quadrado da frequência. Essa conversão matemática geralmente é realizada por integradores eletrônicos nos instrumentos de medição.

Quais unidades são normalmente usadas para medir parâmetros de vibração?

Os parâmetros de vibração são medidos quase universalmente em unidades métricas (por exemplo, mm, mm/s2, mm/s) de acordo com os requisitos ISO. A constante gravitacional “g” também é utilizada para níveis de aceleração e se relaciona com o sistema métrico por um fator de aproximadamente 9,81, permitindo fácil conversão mental.

O que significa amplitude de vibração e como ela é indicativa de gravidade?

A amplitude de vibração refere-se à extensão do movimento oscilante de um corpo vibrante e é um descritor chave da gravidade. Pode ser quantificado de diversas maneiras, cada uma fornecendo diferentes insights sobre o movimento vibratório e seus efeitos potenciais.

vibration amlitude whole-body vibration

Por que o valor RMS é considerado a medida mais relevante da amplitude de vibração?

O valor RMS (Root Mean Square) é a medida mais relevante porque incorpora o histórico temporal da vibração e se correlaciona diretamente com o conteúdo de energia. Isto o torna uma medida crítica para avaliar o potencial destrutivo da vibração.

Como o valor RMS está diretamente relacionado à energia, ele pode ser usado para avaliar o potencial de dano ou destruição. Valores RMS mais elevados normalmente indicam mais energia, o que pode levar a maior desgaste, fadiga ou falha de materiais e estruturas sujeitas à vibração.

Qual é o pico e pico a pico?

O valor de pico é crucial para caracterizar o nível mais alto de choques de curta duração ou forças transitórias em um sinal de vibração.

O valor pico a pico representa a extensão máxima do movimento da onda, do ponto mais alto ao mais baixo. É particularmente importante quando o deslocamento máximo de uma peça da máquina é crítico para avaliar a tensão máxima ou garantir que as folgas mecânicas não sejam excedidas.

Como é medida a frequência de uma vibração e qual a sua unidade?

A frequência de uma vibração é medida contando o número de ciclos oscilatórios completos que um objeto vibrante completa em um segundo, e esta medida é expressa em unidades de hertz (Hz). Esta métrica é fundamental para a compreensão da natureza do movimento vibratório, servindo como um indicador chave das características vibracionais de diferentes materiais, estruturas ou sistemas mecânicos. Ao determinar a frequência, pode-se inferir vários aspectos da fonte vibracional, como sua intensidade, estado operacional ou potencial para causar ressonância em sistemas conectados.

O método para avaliar isso envolve a análise de frequência, uma técnica que decompõe um sinal em seus componentes constituintes. Esta análise é crucial para identificar as origens de vibrações indesejadas, permitindo a identificação de componentes específicos de máquinas ou condições operacionais que possam estar contribuindo para o problema. Ao analisar o conteúdo da frequência, os especialistas podem conceber estratégias específicas para mitigar ou eliminar as causas profundas das vibrações perturbadoras ou prejudiciais, melhorando assim o desempenho e a longevidade dos equipamentos e estruturas.

how is the frequency of vibration meaured

O que é um espectrograma?

Um espectrograma é uma representação visual que mapeia a amplitude da vibração em relação à frequência ao longo do tempo, revelando efetivamente os diversos componentes de um sinal de vibração. Esta ferramenta gráfica é fundamental para analisar sinais complexos compostos de múltiplas frequências, pois divide esses componentes para exibir como a amplitude varia com a frequência. Esta repartição é crucial para identificar a existência de diferentes elementos vibratórios dentro de um sinal, especialmente quando estes elementos se sobrepõem ou mudam ao longo do tempo.

Ao fornecer uma visão geral detalhada de como as características de vibração evoluem, um espectrograma serve como um instrumento essencial para diagnóstico, manutenção e pesquisa. Ele permite que os analistas discernam padrões, eventos transitórios e condições de estado estacionário dentro do sinal, facilitando a identificação de comportamentos operacionais normais versus falhas potenciais. A capacidade de distinguir visualmente estes componentes ajuda a identificar problemas específicos, como desgaste mecânico ou ineficiências operacionais, e apoia o desenvolvimento de intervenções direcionadas para mitigar ou eliminar a fonte de vibrações indesejáveis.

Por que a análise de frequência é necessária para fins de diagnóstico?

A análise de frequência é indispensável para fins de diagnóstico porque disseca os sinais em seus componentes individuais, permitindo a identificação precisa das fontes por trás das vibrações indesejáveis. Este processo é essencial para isolar problemas mecânicos ou operacionais específicos, como velocidades de rotação do eixo ou frequências de engrenamento dos dentes da engrenagem, que podem não ser aparentes a partir de uma observação geral do sinal de vibração. Ao revelar esses componentes distintos do sinal, a análise fornece um caminho claro para a compreensão das causas básicas das vibrações e a formulação de soluções eficazes.

O valor do método reside na sua capacidade de detectar e analisar componentes de frequência periódica que se correlacionam com as características operacionais das máquinas ou da estrutura. A identificação desses componentes permite que engenheiros e técnicos identifiquem os elementos ou condições exatos que contribuem para a vibração. Esta abordagem direcionada não só facilita estratégias de manutenção e reparo mais precisas, mas também aumenta a confiabilidade e eficiência geral do equipamento.

O que são medidores de vibração?

Os medidores de vibração são instrumentos projetados para medir os níveis e frequências de vibração de máquinas, estruturas e outros objetos. Esses dispositivos são essenciais para monitorar, analisar e diagnosticar a integridade e o status operacional de diversos sistemas, ajudando a identificar vibrações que podem indicar desgaste, desequilíbrio, desalinhamento ou outros problemas mecânicos. Os medidores normalmente quantificam as vibrações em termos de velocidade, deslocamento e aceleração, fornecendo dados que engenheiros e técnicos usam para manter a eficiência do equipamento, prevenir falhas e garantir a segurança. Eles são amplamente utilizados em ambientes industriais, de construção e de engenharia, onde a compreensão e o controle da vibração são cruciais para prolongar a vida útil de máquinas e estruturas, bem como em estudos ambientais para avaliar o impacto no ambiente e no bem-estar humano.

human vibration meter

Que tipo de sensores são usados para testes de vibração?

Para testes de vibração, vários tipos de sensores são comumente usados, cada um adaptado para capturar aspectos específicos com alta precisão e confiabilidade. Os sensores primários incluem:

  1. Acelerômetros: São os sensores mais utilizados para testes de vibração, capazes de medir as forças de aceleração que os objetos apresentam quando vibram. Os acelerômetros são versáteis e podem fornecer dados em uma ampla faixa de frequências, tornando-os adequados para uma ampla variedade de aplicações, desde manutenção de máquinas industriais até monitoramento sísmico.
  2. Sensores de velocidade: Esses sensores medem a velocidade da vibração, oferecendo informações diretas sobre o componente de velocidade dos movimentos oscilatórios. Os sensores de velocidade são particularmente úteis para aplicações de baixa a média frequência, onde podem capturar com precisão a taxa de mudança de posição ao longo do tempo.
  3. Sensores de deslocamento: Focados na medição da distância que um objeto se move a partir de um ponto de referência, os sensores de deslocamento são fundamentais para avaliar a amplitude das vibrações. Eles são especialmente valiosos em aplicações onde é necessário compreender o movimento físico de um componente, como no monitoramento da saúde de pontes ou edifícios.
  4. Vibrômetros a laser: Esses sensores sem contato usam tecnologia laser para medir a vibração, detectando o deslocamento Doppler da luz laser refletida em uma superfície vibrante. Os vibrômetros a laser são ideais para situações onde o contato físico com o objeto vibrante é impraticável ou pode afetar a medição.
  5. Strain Gauges: Embora não sejam usados exclusivamente para medição de vibração, os strain gages podem fornecer dados valiosos sobre a deformação de materiais sob tensão vibracional. Esta informação é crucial para avaliar a integridade estrutural e prever a vida em fadiga.
  6. Sistemas Microeletromecânicos (MEMS): Os sensores MEMS são dispositivos compactos e integrados que podem medir aceleração e, por extensão, vibrações. Eles são cada vez mais utilizados em aplicações portáteis e embarcadas devido ao seu pequeno tamanho e baixo consumo de energia.

Cada tipo de sensor tem suas próprias vantagens e é escolhido com base nos requisitos específicos da tarefa de teste de vibração, incluindo a faixa de frequência de interesse, a natureza das vibrações e o ambiente em que as medições serão realizadas.

vibration sensors

Principais conclusões

    1. A vibração é descrita como um movimento oscilatório em torno de um ponto de referência, com sua frequência medida em hertz (Hz).
    2. Os tipos de vibração incluem naturais (por exemplo, terremotos, vento, ondas do mar) e provocados pelo homem (por exemplo, de máquinas, veículos, atividades humanas), cada um afetando estruturas, máquinas e saúde humana de forma diferente.
    3. A gravidade e a natureza das vibrações dependem das suas fontes, sendo as naturais imprevisíveis e variadas, e as provocadas pelo homem sendo mais controladas, mas potencialmente prejudiciais ao longo do tempo.
    4. O teste de vibração é um processo crítico para avaliar como os produtos resistem às forças vibracionais, essencial para garantir confiabilidade e durabilidade em diversos setores.
    5. Deslocamento, velocidade e aceleração são descritores chave, com suas unidades de medida e métodos de conversão discutidos em relação aos padrões ISO.
    6. O RMS e o Pico são cruciais na avaliação da gravidade e no diagnóstico das fontes de vibrações indesejáveis.
    7. A análise de frequência permite a identificação de elementos específicos da máquina ou problemas operacionais que causam vibrações, facilitando a manutenção e melhorias direcionadas.

Solicite a oferta de preço do Medidor de Vibração












    Por favor, indique el tema de su consulta:

    • Autorizo o tratamento dos meus dados pessoais, ou seja, o meu nome completo e endereço de e-mail, por SVANTEK SP. Z O.O., com sede social em Varsóvia, em ul. Strzygłowska 81 com o objectivo de receber informações de marketing sobre os produtos e serviços oferecidos pela SVANTEK SP. Z O.O. através de meios de comunicação electrónicos, em particular por correio electrónico, em conformidade com o disposto no artigo 10 sec. 1 e 2 da Lei sobre a prestação de serviços por meios electrónicos.

    Autorizo o tratamento dos meus dados pessoais, ou seja, o meu nome completo e número de telefone, por SVANTEK SP. Z O.O., com sede social em Varsóvia, em ul. Strzygłowska 81 para efeitos de actividades de marketing com utilização de equipamento terminal de telecomunicações e máquinas de chamadas automáticas na acepção da Lei das Telecomunicações.

    Eu autorizo a recepção da SVANTEK SP. Z O.O. com sede social em Varsóvia, na ul. Strzygłowska 81, por via electrónica para o endereço de correio electrónico que forneci, o boletim informativo e informações de marketing sobre os produtos e serviços oferecidos pela SVANTEK SP. Z O.O., na acepção da Lei sobre a prestação de serviços por meios electrónicos.

    Declaro ter sido informado de que os meus dados podem ser transferidos para entidades que processam dados pessoais em nome do Administrador, em particular para distribuidores - tais entidades processam dados com base num acordo com o Administrador e exclusivamente em conformidade com as suas instruções. Nesses casos, o Administrador exige que terceiros mantenham a confidencialidade e segurança da informação e verifica que estes fornecem as medidas adequadas para proteger os dados pessoais.

    Algumas das entidades que processam dados pessoais em nome do Administrador estão estabelecidas fora do EEE. Em relação à transferência dos seus dados para fora do EEE, o Administrador verifica que estas entidades fornecem garantias de um elevado nível de protecção de dados pessoais. Estas garantias resultam, nomeadamente, da obrigação de aplicar as cláusulas contratuais-tipo adoptadas pela Comissão (UE). Tem o direito de solicitar uma cópia das cláusulas contratuais-tipo, enviando um pedido ao Controlador.

    Declaro ter sido informado do meu direito de retirar o meu consentimento ao tratamento dos meus dados pessoais em qualquer altura, de aceder aos dados pessoais fornecidos, de rectificar, apagar, restringir o tratamento e opor-me ao tratamento dos meus dados, bem como o direito de apresentar queixa ao Presidente do Gabinete de Protecção de Dados Pessoais em caso de violação das disposições da GDPR.

    svantek consultant

    Um consultor autorizado da SVANTEK irá ajudá-lo com os detalhes, como os acessórios necessários para sua tarefa de monitoramento de ruído e vibração.

    processing...