Descrição

Máquinas rotativas são amplamente empregadas na indústria e geralmente ocupam funções críticas nos processos produtivos. A fim de garantir a operação segura e confiável destes equipamentos, faz-se necessária a correta predição de seu comportamento dinâmico nas fases de projeto. Estas características estão estreitamente relacionadas, entre outras coisas, aos coeficientes dinâmicos dos mancais. Em trabalhos anteriores do grupo GVIBS, observou-se diferenças consideráveis entre os modelos numéricos desenvolvidos nos últimos 15 anos e medições em laboratórios de rotores comerciais, devido à desconsideração da rigidez angular de mancais de rolamento, principalmente quando os mesmos são rígidos (não autocompensadores). Num outro aspecto de sistemas girantes, a grande demanda por equipamentos rotativos como turbinas, compressores, motores elétricos, geradores de energia, obriga os fabricantes a buscar soluções otimizadas em carcaças reduzidas. Para se conseguir grandes potências, geralmente as soluções vêm acompanhadas de elevadas rotações e, com elas, podem ocorrer problemas de elevado nível vibrações e/ou instabilidades dinâmica. Uma solução viável para este tipo de problemas é a introdução de amortecimento nos mancais, modificação estrutural, seja pela via passiva ou ativa/adaptativa, uso de elementos tipo tilting-pad e o uso de neutralizadores dinâmicos, entre outros. Assim, no presente projeto, pretende-se: 1) propor modelos para calculo da rigidez angular dos mancais de rolamento para estudos e predição do comportamento dinâmico de máquinas girantes e 2) propor uma metodologia de projeto ótimo de neutralizadores dinâmicos viscoelásticos para controlar vibrações flexionais de rotores, de forma indireta, controlando graus de liberdade angulares. Com a inclusão de modelos de rigidez angular precisos, valores estes que serão corroborados de forma numérica e experimental através de um processo inverso de identificação, simulações numéricas em distintos tipos e tamanhos de rotores serão realizadas para verificar a sua influência no comportamento dinâmico dos mesmos. Já em controle passivo de vibrações, trabalhos anteriores de pesquisa apresentaram uma metodologia de controle passivo ótimo, usando neutralizadores dinâmicos viscoelásticos para reduzir o deslocamento de vibração flexional, usando, para tal fim, mancais auxiliares para fixação dos dispositivos. Esta metodologia geral se mostrou eficaz no controle passivo de vibrações, através de um ou vários dispositivos, para atuar sobre uma ou várias frequências características do rotor em estudo, o que se conhece como controle em banda larga de frequências. Por outro lado, estes dispositivos devem ser fixados nos pontos de máxima amplitude relativa dos modos a controlar, o que muitas vezes se torna difícil ou até impossível de ser realizado. Assim, surge a necessidade de uma nova abordagem, motivo do presente projeto, que é controlar a vibração flexional de rotores de forma indireta, controlando graus de liberdade angulares do eixo. Sabe-se que os valores máximos deste grau de liberdade ocorrem perto dos mancais, podendo-se, assim, controlar, indistintamente, qualquer modo com a fixação destes dispositivos na vizinhança dos mesmos. Esta metodologia permite realizar um controle flexional, prevendo uma solução adequada e interessante do ponto de vista da fácil manutenção. O projeto conceitual deste dispositivo de controle e sua construção física possibilitará realizar estudos para verificar sua eficácia, principalmente quando comparado com a solução clássica e direta.

Projeto Financiado pela WEG Máquinas Elétricas (WEG/UFPR/FUPEF)

Período: 2004 – 2018 (finalizado)