Vibrações e Ruído. Curso Ano/Semestre Ano Lectivo Área Científica Dpt. Engenharia Electromecânica 3/6 2005/2006 MMS DEM

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Vibrações e Ruído

Curso Ano/Semestre Ano Lectivo Área Científica Dpt.

Engenharia Electromecânica 3/6 2005/2006 MMS DEM

Professor Responsável da Disciplina Corpo Docente Nuno Nunes (email: nnunes@est.ips.pt )

Docente Co-Responsável

Nuno Nunes

(email: nnunes@est.ips.pt )

Paula Silva

(email: psilva@est.ips.pt )

Tipo de Aulas T TP P L Tipo de disciplina E Nº de Horas por Semana 2 2 Ponderação na Média Final 4

1. Requisitos Prévios

Matemática: Trigonometria; Operações com números complexos; Cálculo diferencial e integral;

Equações diferenciais de 2ª ordem lineares coeficientes constantes; Séries de Fourier.

Mecânica: Estática - Equilíbrio de forças num corpo rígido; Cinemática – deslocamento; velocidade;

aceleração; Dinâmica - Leis de Newton.

Estes conteúdos encontram-se inseridos nos programas das disciplinas de Análise Matemática; Matemática Aplicada; Mecânica e Mecânica Aplicada.

2. Objectivo

Ministrar aos alunos os conhecimentos necessários para a compreensão dos fenómenos vibratórios em estruturas e equipamentos. Processo de escolha dos componentes de um sistema massa/mola/amortecedor. Quantificação das vibrações: aceleração; velocidade; deslocamento. Estudo de um sistema massa/mola/amortecedor em vibração livre e forçada. Técnicas de medição: análise de Fourier; transdutores e condicionadores de sinais; colectores e analisadores de sinais. Aplicação das técnicas de medição das vibrações na manutenção condicionada de equipamentos mecânicos. Diagnóstico de anomalias típicas por análise de vibrações.

No campo do ruído pretende-se ministrar aos alunos conhecimentos básicos do mesmo. Som e pressão acústica, propagação no ar e através de estruturas, Técnicas de medição de ruído e instrumentos de medição. Soluções práticas de eliminação de ruído. No final informar os alunos das normas portuguesas e estrangeiras existentes que se encontram em vigor no país.

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3 Programa (indicar nº horas previstas por capítulo (300 a 500 palavras))

Parte I Vibrações

1. Introdução (8 horas)

Objectivos do estudo das vibrações no controlo do comportamento de estruturas; Tipos de solicitações dinâmicas;

Discretização de sistemas;

Componentes de um sistema vibratório;

Movimento harmónico simples. Soma de sinais. Batimento; Graus de liberdade de um sistema.

2. Formulação das equações de movimento para um grau de liberdade (22 horas)

Sistemas com um grau de liberdade; Respostas em vibração livre e forçada; Sistemas com amortecimento;

Resposta a solicitações harmónicas de amplitude constante; Resposta devido a existência de massas rotativas não equilibrada; Movimento harmónico da base de suporte;

Transmissibilidade; Isolamento de vibrações.

3. Caracterizações de sinais (6 horas)

Técnicas básicas de medição;

Análise de Fourier. Analisadores Espectrais; Transdutores e condicionadores;

Calibração;

Uso do computador na aquisição e processamento de dados.

4. Aplicação das vibrações no diagnóstico de avarias em equipamentos (12 horas)

Caracterização de avarias tipo em equipamentos;

Identificação de anomalias típicas: desequilíbrio; desalinhamento; folgas; etc; Desequilíbrio. Técnicas de equilibragem a um plano e dois planos;

Escolha de pontos de medidas;

Apresentação de casos históricos de avarias em equipamentos.

Parte II Acústica

5. Conceitos de Acústica (10 horas)

Som. Pressão, intensidade e frequência sonora;

Níveis de intensidade sonora e suas consequências no corpo humano; Propagação do som no ar e através de estruturas;

Instrumentos de medição de ruído. Sonómetros; Técnicas de medição;

Reacção humana ao ruído;

Soluções práticas de eliminação de ruídos;

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4. Bibliografia

SILVA, JÚLIO M. MONTALVÃO e Introdução às Vibrações Mecânicas

NUNES, NUNO NEVES (Apontamentos da Disciplina)

MITCHELL, JOHN S. Introduction to Machinery Analysis and Monitoring

PennWell Publishing Company

WOWK, VICTOR Machinery Vibration, Measurement and Analysis

McGraw-Hill Book Company

HARRIS, CYRIL e CREDE, CHARLES Shock and Vibrations Handbook

McGraw-Hill Book Company

BROCH, JENS TRAMPE Mechanical Vibration and Shock Measurements

Bruel & Kjaer Publicações

EWINS, D. J. Modal Testing: Theory and Practice

MAIA, NUNO M.M. Noções de Acústica e Controlo de Ruído

Instituto Superior Técnico, Setembro 1992

HASSAL, J. R. Acoustic Noise Measurements

RANDALL, R. B. e TECH, B. Frequency Analysis

SERRIDGE, MARK Piezoelectric Accelerometer and

Vibration Preamplifiers

SILVA, JÚLIO M. MONTALVÃO Vibrações e Ruído

1ª Parte - Caracterização das Vibrações

Publicações da Bruel & Kjaer:

Structural Testing

Part1 - Mechanical Mobility Measurements

Part2 - Modal Analysis and Simulation

Noise Control - Principles and Practice

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5. Método de Ensino

Todas as aulas ministradas serão de índole teórico-prática à excepção as aulas reservadas para a realização dos trabalhos laboratoriais que são realizados mediante guias de laboratório que podem ser descarregados da net da página do responsável da disciplina Guias de Laboratório

6. Programa dos Momentos de Avaliação

Nº Momento de Avaliação/ Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1 TP- 1 Estudo de um sinal harmónico 1

2 TP- 2 Determinação da constante de rigidez de uma mola 2

3 TP- 3 Determ. das propr. dinâmicas de uma viga encastrada 3

4 TP- 4 Resp. de um sistema a uma solicitação harm. de amp. const. 4

5 TP- 5 Aquisição e processamento de dados em computador 5

6 TP- 6 Diagnóstico de avarias por análise de vibrações 6

7 TP- 7 Equilibragem de um componente rotativo 7

8 Exame

7. Método de Avaliação

Para a obtenção de aproveitamento na disciplina o aluno terá de realizar uma prova de avaliação escrita a realizar na Época de Exames e um conjunto trabalhos práticos com apresentação dos respectivos

relatórios a efectuar no decorrer do semestre.

Fórmula para obtenção da nota final da disciplina:

NF Ex TrPt n i i n =0 6. × +0 4. ×

∑

NF - Nota Final Ex - Exame TrPt - Trabalho Prático

n - Total de trabalhos práticos realizados no semestre

Condição para obter aproveitamento:

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Restrições:

Se NF ≥ 16 ⇒ oral obrigatória (senão NF = 15) Se Ex < 9.5 ⇒ Nota Final = Exame

Notas:

• Os relatórios dos trabalhos práticos deverão ser entregues no prazo de oito dias, salvo indicações contrárias do docente. O não cumprimento deste disposto poderá ter implicações na classificação dos trabalhos práticos.

• A prova escrita do exame deve ser realizado nas folhas normalizadas em vigor na Escola.

• Os alunos só podem comparecer a uma das datas de exame a realizar na Época Normal. • A duração da prova escrita do exame é de duas horas e trinta minutos.

Não são permitidos usar elementos de consulta durante o exame. Será fornecido ao aluno um formulário adequado para a realização da prova. Se Nota Final ≥ 16 ⇒ oral obrigatória (senão Nota Final = 15)

Se Exame < 9.5 ⇒ Nota Final = Exame

Notas:

Duração do Exame: 2 horas e 30 minutos;

Não são permitidos usar elementos de consulta durante o exame. Será fornecido um formulário;

Os relatórios dos trabalhos práticos deverão ser entregues no prazo de oito dias, salvo indicações contrárias do docente. O não cumprimento deste disposto poderá ter implicações na classificação dos trabalhos práticos.

8. Observações

Horário de dúvidas: