Análise de vibrações torcionais em compressores alternativos

Abstract

Vibrações estão associadas a inúmeros problemas mecânicos de componentes de máquinas alternativas tais como motores de combustão interna e compressores alternativos. Um dos mecanismos mais importantes em máquinas alternativas é o virabrequim, que pode ser considerado como a espinha dorsal desse tipo de máquina. Essa peça rotativa está sujeita a um conjunto de esforços dinâmicos que atuam de forma periódica e podem gerar altos níveis de tensão associados a vibrações, que por sua vez podem estar associadas a graves danos estruturais como vazamentos e falhas por fadiga. Com o intuito de compreender melhor o fenômeno de vibrações em sistemas rotativos de transmissão de potência de compressores recíprocos, é apresentado um modelo matemático de vibrações torcionais para esse tipo de sistema. Foi desenvolvido um código computacional em linguagem Matlab® capaz de simular o comportamento dinâmico de um sistema composto por um virabrequim, um volante de inércia, o eixo de saída de um motor elétrico assíncrono e o acoplamento entre o virabrequim e o eixo do motor. O sistema contou também com a entrada de torques resistivos relacionados aos cilindros de compressão, que foram implementados no código desenvolvido como séries de Fourier, e de um torque motor relacionado a um motor elétrico assíncrono. Os resultados obtidos foram parcialmente consistentes, tendo em vista que o comportamento da velocidade angular do sistema não foi estabilizado a um valor constante em condições de regime permanente, como esperado. O motivo dado para esse resultado foi a consideração do torque de entrada do motor elétrico como um valor constante.