Análise modal de uma estrutura de fundação para máquinas rotativas

Abstract

Esse trabalho detalha o procedimento de análise modal experimental (AME) de uma estrutura metálica, usada como fundação de um sistema rotativo. A AME foi realizada com a estrutura disposta em diversas configurações, a fim de definir a confiabilidade da metodologia empregada, bem como a influência da adição de diversos anexos à estrutura, como caixas de mancal e vigas metálicas. A respeito da extração dos parâmetros modais é necessário ressaltar a importância de algumas etapas, como, marcação da estrutura, posicionamento dos acelerômetros e definição dos nós modais. Após a marcação da estrutura e fixação dos acelerômetros, utilizando um martelo de impacto todos os pontos da estrutura foram excitados. A fase posterior, ou pré-processamento dos dados, agrupou todas as informações acerca da geometria da estrutura e do posicionamento dos acelerômetros, pois o referencial adotado deve ser empregado em todas as etapas do processo. Como os acelerômetros utilizados são do tipo uniaxiais, essa etapa também é importante para definir os nós modais por meio do agrupamento das informações de três acelerômetros fixados em direções diferentes. Os parâmetros modais foram extraídos utilizando a função modalfit, do Matlab ® . Essa função utiliza as funções de resposta em frequência (FRF's) do sistema, dando a possibilidade de escolha do tipo de metodologia para extração dos parâmetros modais. Por fim, com a utilização do pacote EasyANIM, plugin utilizado no software Matlab ® , foi possível visualizar os respectivos modos de vibrar da estrutura.Esse plugin, por meio de informações de geometria da estrutura e de seus parâmetros modais, é capaz de exibir graficamente as formas modais dos modos analisados por cada acelerômetro. O procedimento de AME empregado nesse estudo se mostrou eficaz e confiável na obtenção dos parâmetros modais de uma estrutura metálica de fundação. O estudo permitiu inferir que o aumento da rigidez de uma estrutura de fundação impacta no aumento das suas frequências naturais. O mesmo acontece quando se compara as frequências naturais de uma estrutura livre-livre e engastada.Em relação as formas modais, quando adicionados elementos de geometria complexa à estrutura, acontecem combinações das formas modais da fundação com tais elementos. A alteração de massa e rigidez, por meio da adição de vigas metálicas à fundação, promovem um aumento da rigidez no sentido longitudinal da estrutura, impactando tanto nas formas modais quanto na primeira frequência natural. Outra contribuição significativa deste trabalho é a documentação dos procedimentos experimentais.