Vibração elevada, aquecimento, trincas estruturais e falhas recorrentes em rolamentos ou engrenagens costumam ser percebidos como problemas isolados. Na prática, porém, esses sinais podem ter uma origem comum: o comportamento dinâmico do equipamento durante a operação. É nesse contexto que a análise dinâmica se torna relevante, ao investigar não apenas o componente que apresentou a falha, mas a interação entre máquina, estrutura, base, carregamentos e condições de processo.
A metodologia parte de uma premissa simples: uma máquina industrial deve ser compreendida como um sistema. Isso significa que a investigação não pode se limitar à medição de vibração em um mancal, redutor ou ventilador. Dependendo do problema, é necessário considerar a base civil, o skid metálico, os pontos de fixação, os eixos, os mancais e demais componentes que influenciam a resposta do conjunto.
Essa abordagem diferencia a análise dinâmica do monitoramento preditivo convencional. A análise de vibração continua sendo uma das principais portas de entrada do diagnóstico, mas os dados coletados precisam ser interpretados em conjunto com outras técnicas. O objetivo não é apenas confirmar que existe uma anomalia, mas compreender sua causa e definir uma intervenção capaz de alterar efetivamente o comportamento do equipamento.
Entre os fenômenos mais relevantes está a ressonância. Ela ocorre quando uma frequência gerada durante a operação se aproxima de uma frequência natural da estrutura. Nessa situação, o sistema pode ampliar significativamente seus níveis de vibração, mesmo que seus componentes estejam corretamente dimensionados.
A análise modal experimental ajuda a identificar essas frequências naturais por meio da excitação controlada da estrutura, normalmente com instrumentos específicos. Já a análise modal operacional utiliza os dados coletados durante o funcionamento da máquina para distinguir frequências naturais das frequências associadas ao processo. A aplicação dessas técnicas ainda na fase de projeto permite antecipar condições críticas e modificar a estrutura antes que o equipamento entre em operação.
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Esse ponto é particularmente importante porque uma falha recorrente nem sempre representa um problema no componente substituído. Um rolamento pode apresentar vida útil abaixo do esperado, por exemplo, mesmo tendo sido corretamente selecionado. Nesse caso, a origem pode estar em uma deflexão estrutural, em um desalinhamento que surge apenas durante a operação ou em esforços adicionais provocados pela ressonância.
Uma das ferramentas empregadas nesse processo é a forma de deflexão operacional, conhecida como ODS. A técnica utiliza dados medidos em diferentes pontos da estrutura e os transfere para um modelo tridimensional. O movimento da máquina é então representado de maneira amplificada, permitindo visualizar deformações, desalinhamentos e movimentos relativos que dificilmente seriam percebidos em uma inspeção convencional.
O ODS não substitui as demais análises. Ele funciona como parte de uma investigação que pode incluir extensometria, análise modal, avaliação de rolamentos e engrenagens, simulação estrutural e fluidodinâmica. A extensometria, por exemplo, mede deformações reais em eixos e outras regiões da máquina, ajudando a validar carregamentos, torques e modelos numéricos.
Quando o problema envolve dutos, ventiladores ou circulação de fluidos, a análise fluidodinâmica também pode ser necessária. Vórtices, refluxos e variações de pressão ou temperatura podem gerar forças que afetam o comportamento estrutural. Os resultados dessa avaliação podem ser integrados à simulação estrutural para mostrar como o equipamento responderá às condições reais de processo.
Após a identificação da causa, a simulação numérica permite testar alternativas antes da intervenção em campo. Reforços, nervuras, alterações de fixação, mudanças de tensionamento e outras modificações podem ser inseridos no modelo para verificar seu efeito sobre frequências naturais, tensões, deformações e deslocamentos.
Essa etapa reduz a dependência de tentativas e erros. Reforçar uma estrutura sem compreender seu comportamento pode deslocar o problema para outra região, criar uma nova condição de ressonância ou até elevar os níveis de vibração. A simulação não elimina a necessidade de validação em campo, mas oferece uma base técnica para selecionar as alterações com maior probabilidade de resultado.
Um caso aplicado a um acionamento de trefiladora demonstra esse processo. O equipamento apresentava falhas prematuras em rolamentos e engrenagens, com intervalo médio de aproximadamente três meses. A avaliação inicial indicou que os componentes estavam adequadamente dimensionados, levando a investigação para o comportamento dinâmico do conjunto.
A combinação entre análise de vibração, ODS e simulação estrutural confirmou uma condição de ressonância e uma deflexão no redutor, responsável por impor esforços adicionais aos componentes. Depois da avaliação virtual de diferentes alternativas, foram realizadas modificações estruturais e operacionais. As medições posteriores mostraram redução expressiva da vibração, e o intervalo entre falhas, antes limitado a três meses, já superava três anos.
Não existe uma sequência única para todos os projetos de análise dinâmica. Em alguns casos, uma correção de fixação em campo é suficiente. Em outros, a recorrência da falha pode indicar baixa rigidez, inadequação estrutural, problema de aplicação ou deficiência no projeto original.
Por isso, a escolha das ferramentas deve partir da condição observada e das características da máquina. A análise de vibração pode apontar a direção inicial, mas a conclusão depende da integração entre medições, modelos e conhecimento de engenharia.
Mais do que responder por que uma máquina está vibrando, a análise dinâmica busca explicar como o sistema se comporta, quais forças estão atuando e o que precisa ser alterado para evitar a repetição da falha. Em operações nas quais uma parada compromete produtividade, segurança e custos, compreender essa dinâmica pode representar a diferença entre substituir componentes sucessivamente e eliminar a causa do problema.
*Imagem de capa: Depositphotos.com
Engenheiro Mecânico e Master Business Administration em Gestão de Negócios | Atua há 29 anos no segmento de rolamentos em clientes industriais e automotivos | Atualmente Coordenador de Engenharia de Aplicação na SKF do Brasil
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