18/08/2008

Fundamentos das Vibrações Mecânicas

Dentro dos Fundamentos das Vibrações Mecânicas, temos que absorver de forma simples, conceitos muito importantes ao longo de nosso estudo, tais como: Período e Freqüência. O bom entendimento desta primeira etapa irá influir na compreensão das etapas seguintes do nosso estudo. Afinal, o que é vibração? Um corpo vibra quando descreve um movimento oscilatório em relação a um sistema de referência. Ou seja, vibração pode ser definida como um movimento de oscilação de um corpo em torno de sua posição de equilíbrio. Um conjunto mecânico durante seu funcionamento irá vibrar naturalmente, pois a transferência de qualquer energia a esse conjunto irá trazer vibração em escala natural. A transformação de energia elétrica em energia mecânica gera em seu princípio uma carga vibrante, pois a energia elétrica por seu efeito magnético é puramente vibratório. Assim, dentro de determinado padrão, poderemos admitir essa carga de vibração às máquinas e equipamentos. Vamos, portanto começar a compreender os conceitos fundamentais que envolvem as vibrações. A freqüência de um movimento vibratório pode ser definida como o número de oscilações completas, por um intervalo de tempo. A unidade de medida da freqüência é dada em unidades Hz (hertz) ou ciclos/ segundos. Se houver ruído, a freqüência é uma escala que indica a intensidade sonora. É dessa forma que medimos a intensidade das caixas acústicas. O período de um movimento vibratório é o tempo que ele gasta em uma vibração completa, ou seja, é o tempo gasto em um ciclo apenas. Sendo assim, podemos estabelecer que a vibração esteja sempre presente nas máquinas e equipamentos, esta irá ocorrer por causa dos efeitos dinâmicos de tolerâncias de fabricação, folgas, contatos, o atrito entre peças de uma máquina e, ainda, devido a forças desequilibradas de componentes rotativos e de movimentos alternados. A corrente de excitatriz, por exemplo, é um exemplo de aproveitamento do movimento vibratório, pois tem como efeito a propagação da corrente elétrica. Mas, é comum acontecer que vibrações insignificantes excitem as freqüências de outras peças da estrutura, transformando-se em vibrações e ruídos indesejados. Podemos observar este comportamento nos mancais de rolamentos, que sofrem cargas radiais e axiais a princípio e com os esforços do funcionamento vão transferindo em escala gradual a vibração, o ruído e conseqüentemente o aumento da temperatura. Esse processo de observação da vida útil dos mancais de rolamento, que classificamos como manutenção preditiva, nos dá condição de estudo dos efeitos dos movimentos vibratórios. Entretanto, a vibração mecânica realiza um trabalho útil. Podemos provocar a vibração em dispositivos alimentadores de componentes ou peças numa linha de produção, por exemplo, as peneiras vibratórias e os compactadores de pavimentação. Para realizar análise de vibrações em máquinas, equipamentos e conjuntos mecânicos é importante definir o modelo representativo da dinâmica de máquinas, considerando que todos estes sistemas irão trazer a princípio uma pré-carga de vibração. Diferentes técnicas de modelagem podem ser adotadas. Como esta é uma estrutura física, é nas leis estruturais da física que iremos descrever o comportamento destas vibrações. Para efeito de análise, será considerado o modelo que descreve o comportamento do sistema em termos dos elementos físicos, massa, mola e amortecedor, pois todo sistema mecânico possui massa, rigidez e um determinado grau de amortecimento, semelhante ao sistema massa-mola. Os nossos equipamentos estarão dotados de um equilíbrio baseado no princípio de amortecimento enquanto estiverem estáticos. Todas as vezes que estes forem acionados, perderemos este equilíbrio e uma força natural de atração irá tentar trazer o equipamento ao equilíbrio. Esse diagrama ação/reação nós chamaremos de vibração mecânica, aceitável até certo grau de intensidade. A intensidade irá variar todas as vezes que esse diagrama se repetir. A condição geral do equipamento irá determinar o grau de intensidade das repetições. Uma máquina devidamente alinhada e em condições consideráveis de tolerâncias e ajustes, certamente apresentará índices de conformidade aceitáveis de vibrações. Já quando as condições gerais forem de desgastes e sobrecargas, teremos uma maior intensidade nessas variações, conseqüentemente, maiores índices de vibrações. A vibração livre é tipo de vibração que ocorre em situações em que a massa do sistema estrutural é deslocada de sua posição de equilíbrio e então liberada. Temos a vibração livre presente nos conjuntos mecânicos, todas as vezes que estes são retirados de sua posição de repouso, mas como sabemos essa é uma situação teórica, já que a máquina necessita de funcionar durante o processo ao qual está inserida. Na prática, temos a vibração livre amortecida, quando utilizamos amortecedores para equilibrar os equipamentos e amenizar os efeitos das vibrações. De maneira geral, temos a vibração forçada ou regime permanente, quando os efeitos da transferência de energias geram uma ação contínua de movimentos vibratórios. Para compreendermos os parâmetros dos movimentos vibratórios, devemos observar que qualquer movimento periódico é composto por uma série de movimentos harmônicos simples, cada um deles descrito por uma função senoidal. É, como se duas pessoas segurassem uma corda e uma delas movimentasse a corda descrevendo um movimento alternado, assim poderemos observar um movimento harmônico de função senoidal. As máquinas e equipamentos apresentam em seu funcionamento esse deslocamento senoidal, característico da vibração presente nesse conjunto. A amplitude desse movimento será a medida da intensidade da vibração descrita por esse conjunto. Esse movimento será descrito como uma freqüência natural, onde verificaremos a variação da amplitude do deslocamento do conjunto e do período com a variação da massa do sistema. Quando acontece aumento da amplitude dessa freqüência natural, devido à ação de um agente externo, classificamos como sendo uma ressonância, quando a excitação desse conjunto se torna contínua, agravando os níveis de vibrações. Portanto, os equipamentos devem estar sempre em condições próximas de sua freqüência natural, para que não fiquem sujeitos às ressonâncias, o que reduziria a vida útil destes equipamentos.

11/08/2008

Sistemas Hidráulicos

Gerador: Bombas de deslocamento (engrenagens, palhetas, pistões etc.); Distribuidor: válvulas direcionais, válvulas de pressão, válvulas de bloqueio etc. Consumidor: cilindros lineares, motores, cilindros rotativos etc. Sistemas Hidráulicos Grupo de acionamento Grupo de Comando e Controle Grupo de atuação Vantagens:  Fácil instalação;  Rápida e suave inversão de movimentos;  Pode ser iniciado em plena carga;  Precisão no posicionamento e velocidade;  Sistemas auto lubrificados;  Pequena relação peso/potencia;  Pequena relação tamanho/potencia;  Proteção simples contra sobrecarga. Fluido Hidráulico - Funções:  Transmitir pressão;  Lubrificar as partes móveis;  Proteger contra oxidação;  Eliminar calor;  Remover partículas metálicas. Fluidos Hidráulicos - Tipos: Óleo mineral;  Fluídos resistentes ao fogo: • Emulsão de óleo (1 a 40%) em água; • Emulsão de água (40%) em óleo; Aditivos: • Fluído sintético.  Inibidor de oxidação: reduz a reação do óleo com o oxigênio.  Inibidor de corrosão: forma um filme sobre os metais que neutraliza material corrosivo ácido.  Extrema pressão (antidesgaste): para aplicações de alta temperatura e alta pressão.  Antiespumante: une pequenas bolhas de ar que se desprendem e estouram.

10/08/2008

Mitos do Sistema Flex Fuel.

Os motores com o sistema flex fuel, que podem ser abastecidos tanto com álcool quanto com gasolina, conquistaram os brasileiros e, devido à aceitação, hoje estão em 9 de cada 10 veículos fabricados no País. Mas o surgimento desta tecnologia trouxe alguns mitos, como o de que os motores apresentam problemas quando o consumidor opta por abastecê-los com um tipo de combustível por tempo prolongado e que o veículo demora a reconhecer quando há troca do combustível. No entanto, especialistas no assunto afirmam que isto não é verdade, o que significa que quem possui carro flex tem a liberdade de escolher o combustível mais viável economicamente na hora de abastecer. Os motores flex são projetados para funcionar com álcool e gasolina misturados ou somente com um dos combustíveis. As falhas e desgastes que podem ocorrer não são geradas pelo uso apenas de um ou de outro, mas por causa da má qualidade do combustível, como excesso de álcool na gasolina ou de água no álcool, conforme explicou Roberto Bortolussi, professor e coordenador do Curso de Engenharia Mecânica de Automóveis da Faculdade de Engenharia Industrial (FEI), de São Bernardo do Campo (SP). Funcionamento Quem possui veículo com motor bicombustível não precisa se preocupar também com o mito de que o carro não vai funcionar quando houver troca do combustível. “Este tipo de motor possui um sistema eletrônico que reconhece instantaneamente o tipo de combustível. Assim, pode-se abastecer com gasolina, álcool ou com os dois juntos a qualquer momento”, afirmou o mecânico Carlos Roberto Ribeiro, que trabalha há mais de duas décadas com motores de veículos. Carlos Roberto afirma que abastecer o carro por muito tempo apenas com álcool, que é um combustível bem mais corrosivo que a gasolina, não afeta ou diminui o tempo de vida útil de um motor flex fuel. A afirmação é reforçada pelo mecânico Marcelo de Almeida Grande. “Os motores foram desenvolvidos com dispositivos projetados e testados para atenderem às mesmas especificações e requisitos de durabilidade que tem um carro com motor a gasolina. Tanto o uso contínuo de um quanto de outro combustível não prejudica a durabilidade”, disse. Clovis Fernandes Tormin possui uma distribuidora de hortifrutigranjeiros e percorre diariamente cerca de 200 quilômetros para entregar frutas e verduras em diversos estabelecimentos de Uberlândia. Para fazer este trabalho, o empresário utiliza um carro com motor bicombustível. Hoje, ele está optando por encher o tanque do veículo com álcool e ele garante que isso não provocou nenhum problema mecânico que atrapalhasse o desempenho do veículo. “Não tenho problema. Pelo contrário, o motor liga normalmente quando saio de manhã, ao contrário dos antigos motores a álcool.” Gasolina aditivada é melhor, diz mecânico Segundo o mecânico Marcelo de Almeida Grande, que trabalha há 18 anos em Uberlândia, a gasolina comum pode ser usada em todos os carros flex fuel, mas ele recomenda aos consumidores que optem sempre pela aditivada. “Este tipo de gasolina evita a carbonização das partes internas do motor, pois possui aditivos que exercem a função de livrar o sistema de impurezas e manter limpo os bicos injetores, o tanque e válvulas por onde circula o combustível”, disse. Marcelo Grande e o também Carlos Ribeiro não recomendam aos proprietários de carros a gasolina colocar o adaptador flex fuel que está sendo vendido no mercado. O adaptador possui um sensor de identificação do combustível da mesma forma que os motores flex fuel que saem de fábrica. No entanto, para um veículo funcionar com álcool e gasolina, mantendo desempenho e performance e garantindo a durabilidade das peças, é preciso que o sistema seja desenvolvido especialmente para ele. Só assim é possível garantir um padrão de qualidade de funcionamento. “Não basta apenas reconhecer o combustível, o motor precisa de peças apropriadas para os dois combustíveis. Caso contrário, se você passar a abastecer um carro a gasolina com álcool, as peças do motor vão estragar em no máximo seis meses”, afirmou Carlos Ribeiro. Fonte: Correio de Uberlândia.

06/08/2008

Elementos de Máquinas - Aula 4

Polias e correias Polias As polias são peças cilíndricas, movimentadas pela rotação do eixo do motor e pelas correias. Uma polia é constituída de uma coroa ou face, na qual se enrola a correia. A face é ligada a um cubo de roda mediante disco ou braços. Polias e correias Tipos de polia Os tipos de polia são determinados pela forma da superfície na qual a correia se assenta. Elas podem ser planas ou trapezoidais. As polias planas podem apresentar dois formatos na sua superfície de contato. Essa superfície pode ser plana ou abaulada. A polia plana conserva melhor as correias, e a polia com superfície abaulada guia melhor as correias. As polias apresentam braços a partir de 200 mm de diâmetro. Abaixo desse valor, a coroa é ligada ao cubo por meio de discos. A polia trapezoidal recebe esse nome porque a superfície na qual a correia se assenta apresenta a forma de trapézio. As polias trapezoidais devem ser providas de canaletes (ou canais) e são dimensionadas de acordo com o perfil padrão da correia a ser utilizada. Essas dimensões são obtidas a partir de consultas em tabelas. Vamos ver um exemplo que pode explicar como consultar tabela. Imaginemos que se vai executar um projeto de fabricação de polia, cujo diâmetro é de 250 mm, perfil padrão da correia C e ângulo do canal de 34º. Como determinar as demais dimensões da polia? Com os dados conhecidos, consultamos a tabela e vamos encontrar essas dimensões: Perfil padrão da correia: C Diâmetro externo da polia: 250 mm Ângulo do canal: 34º T: 15,25 mm S: 25,5 mm W: 22,5 mm Y: 4 mm Z: 3 mm H: 22 mm K: 9,5 mm U = R: 1,5 mm X: 8,25 mm Além das polias para correias planas e trapezoidais, existem as polias para cabos de aço, para correntes, polias (ou rodas) de atrito, polias para correias redondas e para correias dentadas. Algumas vezes, as palavras roda e polia são utilizadas como sinônimos. No quadro da próxima página, observe, com atenção, alguns exemplos de polias e, ao lado, a forma como são representadas em desenho técnico. Material das polias Os materiais que se empregam para a construção das polias são ferro fundido (o mais utilizado), aços, ligas leves e materiais sintéticos. A superfície da polia não deve apresentar porosidade, pois, do contrário, a correia irá se desgastar rapidamente. Correias As correias mais usadas são planas e as trapezoidais. A correia em .V. ou trapezoidal é inteiriça, fabricada com seção transversal em forma de trapézio. É feita de borracha revestida de lona e é formada no seu interior por cordonéis vulcanizados para suportar as forças de tração. O emprego da correia trapezoidal ou em .V. é preferível ao da correia plana porque: • praticamente não apresenta deslizamento; • permite o uso de polias bem próximas; • elimina os ruídos e os choques, típicos das correias emendadas (planas). Existem vários perfis padronizados de correias trapezoidais. Outra correia utilizada é a correia dentada, para casos em que não se pode ter nenhum deslizamento, como no comando de válvulas do automóvel. Material das correias Os materiais empregados para fabricação das correias são couro; materiais fibrosos e sintéticos (à base de algodão, pêlo de camelo, viscose, perlon e náilon) e material combinado (couro e sintéticos). Transmissão Na transmissão por polias e correias, a polia que transmite movimento e força é chamada polia motora ou condutora. A polia que recebe movimento e força é a polia movida ou conduzida. A maneira como a correia é colocada determina o sentido de rotação das polias. Assim, temos: sentido direto de rotação - a correia fica reta e as polias têm o mesmo sentido de rotação; • sentido de rotação inverso - a correia fica cruzada e o sentido de rotação das polias inverte-se; Relação de transmissão Na transmissão por polias e correias, para que o funcionamento seja perfeito, é necessário obedecer alguns limites em relação ao diâmetro das polias e o número de voltas pela unidade de tempo. Para estabelecer esses limites precisamos estudar as relações de transmissão. Costumamos usar a letra i para representar a relação de transmissão. Ela é a relação entre o número de voltas das polias (n) numa unidade de tempo e os seus diâmetros. A velocidade tangencial (V) é a mesma para as duas polias, e é calculada pela fórmula: V = p . D . n Como as duas velocidades são iguais, temos: Onde: D1 = diâmetro da polia menor D2 = diâmetro da polia maior n1 = número de rotações por minuto (rpm) da polia menor n2 = número de rotações por minuto (rpm) da polia maior Na transmissão por correia plana, a relação de transmissão (i) não deve ser maior do que 6 (seis), e na transmissão por correia trapezoidal esse valor não deve ser maior do que 10 (dez).

04/08/2008

Elementos de Máquinas - Aula 3

Engrenagens são elementos de máquinas destinadas a reduzir ou multiplicar velocidade ou alterar o sentido ou direção do movimento. Transmitem ou recebem potência. De acordo com seu formato e disposição dos seus dentes, as engrenagens são classificadas em: • Engrenagens cilíndricas retas (ou rodas dentadas cilíndricas de dentes retos); • Engrenagens cilíndricas helicoidais (ou rodas dentadas cilíndricas de dentes helicoidais); • Engrenagens cônicas helicoidais; • Engrenagens duplas ou “Espinha de Peixe”; • Engrenagens de parafuso sem fim; • Engrenagens hipoidais; • Pinhão e cremalheira. As engrenagens de dentes retos são de funcionamento um tanto ruídos, porque os dentes entram em contato entre si e se separam de uma só vez, em todo o comprimento de seu flanco. As engrenagens de dentes inclinados ou helicoidais são, ao contrário, de funcionamento mais suave, porque mais do que um dente de cada engrenagem está simultaneamente em contato com os dentes da outra, e este contato é iniciado e perdido gradativamente, do que resulta, entretanto, uma maior ação de deslizamento entre os flancos dos dentes. No caso das engrenagens cilíndricas helicoidais, com eixo paralelos, existe um certo esforço, que é transmitido ao longo do eixo (esforço axial) tornando-se necessário o emprego de um mancal de escora. Este esforço é anulado no caso das engrenagens duplas, porque os dentes em V criam esforços axiais iguais e de sentidos contrários, que se anulam. Nas engrenagens de parafuso sem fim, existe uma ação de deslizamento muito pronunciada entre os dentes do parafuso e da coroa, ação que tende a remover película produzida por lubrificante que não seja suficientemente resistente, do que resulta a tendência de tais engrenagens funcionarem as temperaturas elevadas e de sofrerem considerável desgaste.

02/08/2008

Felicidade

Durante algum tempo, trabalhei na indústria como Mecânico Industrial, sempre com profissionalismo e dedicação, o que considero indispensável para que possamos crescer na carreira e conquistar o reconhecimento. Porém, algo sempre inquietou-me, pois o reconhecimento raramente surgia. Acho que este motivo me conduziu para a área de educação. Na verdade uma forma de mudar de carreira. No entanto, vou confessar, que não esperava muita mudança, pois já estava meio desiludido. Então, passaram as primeiras turmas e algo muito bom aconteceu comigo: comecei a escutar de alguns estudantes elogios e o tão sonhado reconhecimento, comecei a perceber também a felicidade que adentrou em mim, todas as vezes que ministrava um novo componente. Essa felicidade é responsável pelo empenho que tenho em preparar sempre aulas inéditas, mesmo que tenha um componente, em várias turmas de um mesmo curso. Preparo aulas diferentes para públicos diferentes, de forma que deixe os estudantes satisfeitos. Fico muito feliz de saber que posso influir positivamente na vida desses estudantes.Portanto, coloco esse e-mail que recebi de um estudante hoje, que além de emocionar-me, traz uma sensação de responsabilidade ainda maior. Mas, faço tudo com muito prazer: Isso me deixa feliz! "Nem sempre temos a chance de encontrar em nossos caminhos pessoas com tamanha excelência profissional, um docente que consegue ministrar suas aulas de forma poética, alguém capaz de prender a atenção do seu alunado, que sem perceber sente-se esfomeado pelo aprendizado, jovens que a todo momento garimpam informações e no final de cada aula sentem-se saciados de sabedoria, obrigado Prof° Carlão por estar conosco, nos fazendo sentir capazes e fortes o suficiente para sermos diferentes, especiais como você um profissional nota 10." http://welbertnascimento.blogspot.com/2008/08/profissional-nota-10.html

01/08/2008

Elementos de Máquinas - Aula 2

Correntes São elementos de transmissão, geralmente metálicos, constituídos de uma série de anéis ou elos. Existem vários tipos de corrente e cada tipo tem uma aplicação específica. Corrente de elos Corrente de buchas Engrenagens Também conhecidas como rodas dentadas, as engrenagens são elementos de máquina usados na transmissão entre eixos. Existem vários tipos de engrenagem. Engrenagens cilíndricas de dentes retos Rodas de atrito São elementos de máquinas que transmitem movimento por atrito entre dois eixos paralelos ou que se cruzam. Roscas São saliências de perfil constante, em forma de hélice (helicoidal). As roscas se movimentam de modo uniforme, externa ou internamente, ao redor de uma superfície cilíndrica ou cônica. As saliências são denominadas filetes. Existem roscas de transporte ou movimento que transformam o movimento giratório num movimento longitudinal. Essas roscas são usadas, normalmente, em tornos e prensas, principalmente quando são freqüentes as montagens e desmontagens. Cabos de aço São elementos de máquinas feitos de arame trefilado a frio. Inicialmente, o arame é enrolado de modo a formar pernas. Depois as pernas são enroladas em espirais em torno de um elemento central, chamado núcleo ou alma Acoplamento É um conjunto mecânico que transmite movimento entre duas peças. Eixos e árvores Assim como o homem, as máquinas contam com sua .coluna vertebral. como um dos principais elementos de sua estrutura física: eixos e árvores, que podem ter perfis lisos ou compostos, em que são montadas as engrenagens, polias, rolamentos, volantes, manípulos etc. Os eixos e as árvores podem ser fixos ou giratórios e sustentam os elementos de máquina. No caso dos eixos fixos, os elementos (engrenagens com buchas, polias sobre rolamentos e volantes) é que giram. Quando se trata de eixo-árvore giratório, o eixo se movimenta juntamente com seus elementos ou independentemente deles como, por exemplo, eixos de afiadores (esmeris), rodas de trole (trilhos), eixos de máquinas-ferramenta, eixos sobre mancais. Material de fabricação Os eixos e árvores são fabricados em aço ou ligas de aço, pois os materiais metálicos apresentam melhores propriedades mecânicas do que os outros materiais. Por isso, são mais adequados para a fabricação de elementos de transmissão: · eixos com pequena solicitação mecânica são fabricados em aço ao carbono; · eixo-árvore de máquinas e automóveis são fabricados em aço-níquel; · eixo-árvore para altas rotações ou para bombas e turbinas são fabricados em aço cromo-níquel; · eixo para vagões são fabricados em aço-manganês. Quando os eixos e árvores têm finalidades específicas, podem ser fabricados em cobre, alumínio, latão. Portanto, o material de fabricação varia de acordo com a função dos eixos e árvores. Tipos e características de árvores Conforme sua funções, uma árvore pode ser de engrenagens (em que são montados mancais e rolamentos) ou de manivelas, que transforma movimentos circulares em movimentos retilíneos. Quanto ao tipo, os eixos podem ser: Eixos maciços A maioria dos eixos maciços tem seção transversal circular maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles. A extremidade do eixo é chanfrada para evitar rebarbas. As arestas são arredondadas para aliviar a concentração de esforços. Eixos vazados Normalmente, as máquinas-ferramenta possuem o eixo-árvore vazado para facilitar a fixação de peças mais longas para a usinagem. Temos ainda os eixos vazados empregados nos motores de avião, por serem mais leves. Eixos cônicos Os eixos cônicos devem ser ajustados a um componente que possua um furo de encaixe cônico. A parte que se ajusta tem um formato cônico e é firmemente presa por uma porca. Uma chaveta é utilizada para evitar a rotação relativa. Eixos roscados Esse tipo de eixo é composto de rebaixos e furos roscados, o que permite sua utilização como elemento de transmissão e também como eixo prolongador utilizado na fixação de rebolos para retificação interna e de ferramentas para usinagem de furos. Eixos-árvore ranhurados Esse tipo de eixo apresenta uma série de ranhuras longitudinais em torno de sua circunferência. Essas ranhuras engrenam-se com os sulcos correspondentes de peças que serão montadas no eixo. Os eixos ranhurados são utilizados para transmitir grande força. Eixos-árvore estriados Assim como os eixos cônicos, como chavetas, caracterizam-se por garantir uma boa concentricidade com boa fixação, os eixos-árvore estriados também são utilizados para evitar rotação relativa em barras de direção de automóveis, alavancas de máquinas etc.

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