Parâmetros de um teste de vibração: o que definir

Resposta rápida: são sete: frequência, amplitude, duração, tipo de vibração (senoidal, randômica ou choque), temperatura associada, direção (eixos X, Y e Z) e a norma de referência.

Definir bem os parâmetros é o que faz o ensaio representar as condições de operação e de transporte da peça. Parâmetros fracos deixam falhas passar; parâmetros exagerados levam a peças superdimensionadas. Abaixo, cada um deles e o que observar.

1. Frequência (Hz)

A frequência, em hertz, é o número de ciclos de oscilação por segundo. É um dos parâmetros mais críticos, porque cada componente responde de forma diferente a cada frequência.

• Faixa de frequência: o espectro em que o ensaio é executado. Ela vem da norma e da posição de montagem da peça; o shaker da Labmor cobre de 5 a 2.000 Hz.
• Varredura (sweep): em ensaios senoidais, a frequência pode ser varrida de um valor mínimo a um máximo, revelando as ressonâncias da peça.
• Ressonância: nas frequências de ressonância, pequenas excitações geram grandes amplitudes e podem levar à falha. Veja estudo da ressonância.

2. Amplitude

A amplitude quantifica a intensidade do movimento e pode ser expressa de várias formas:

• Deslocamento (mm): a distância máxima percorrida a partir da posição de repouso; mais relevante em baixas frequências.
• Velocidade (m/s): a taxa de variação do deslocamento.
• Aceleração (g ou m/s²): a taxa de variação da velocidade. Expressa em múltiplos da gravidade, é o parâmetro-chave para avaliar os esforços inerciais sobre a peça; predomina em altas frequências.
• Aceleração de pico (g): em ensaios de choque, define a intensidade do impacto.

Em perfis senoidais é comum o deslocamento constante nas frequências baixas e a aceleração constante nas altas, com uma frequência de cruzamento entre os dois trechos. Em perfis randômicos, a amplitude é dada pela densidade espectral de potência (PSD, em g²/Hz) e pelo valor global em gRMS — veja vibração randômica.

3. Duração do ensaio

• Ciclos: em alguns ensaios, a duração é dada pelo número de ciclos (ou de varreduras).
• Tempo total: em ensaios de durabilidade, simula-se a vida útil de forma acelerada, aplicando em menos tempo um número equivalente de ciclos de estresse. É o que permite estimar fadiga e degradação.

Atenção à unidade: a maioria das normas dá a duração por eixo. Um ensaio "de 8 horas por eixo" ocupa 24 horas de mesa.

4. Tipo de vibração

Veja vibração senoidal, tipos de vibração e choque mecânico.

5. Temperatura associada

Muitas peças vibram ao mesmo tempo em que estão quentes ou frias. Nos ensaios combinados, uma câmara climática acoplada ao shaker aplica um perfil de temperatura durante a vibração, para avaliar o efeito dos estresses termomecânicos simultâneos. A ISO 16750-3, por exemplo, sobrepõe um ciclo térmico à vibração e não admite controle intencional de umidade nesse ensaio; umidade, quando pedida, costuma ser um ensaio climático à parte. Veja vibração com temperatura associada.

6. Direção da vibração

• Eixos X, Y e Z: em geral, a peça é ensaiada nos três eixos ortogonais, um de cada vez, para avaliar a resistência em todas as direções.
• Multiaxial: quando a simulação exige, a vibração é aplicada em mais de um eixo ao mesmo tempo, em equipamentos próprios para isso.

Quem define o que é X, Y e Z é a especificação do produto; o detalhe está em eixos e posições no ensaio de vibração.

7. Norma de referência

A norma reúne todos os parâmetros acima num perfil reconhecido e comparável. Entre as mais usadas estão a ISO 16750 (automotiva), a série IEC 60068, a MIL-STD (militar), a RTCA DO-160 (aeronáutica), normas ASTM e ABNT e as normas de montadora. Veja normas de ensaio de vibração.

O que mais entra no plano de ensaio

Além dos sete parâmetros, o plano precisa dizer:

• se o produto fica ligado e monitorado durante a vibração — veja vibração com acionamento do produto;
• como a peça é fixada — o dispositivo de fixação;
• quais inspeções são feitas antes, durante e depois, e qual é o critério de aprovação.

Dados de campo (medições reais de vibração) ajudam a calibrar o ensaio e torná-lo mais representativo. Parametrização inadequada leva a ensaios insuficientes, que deixam falhas passar, ou exagerados, que levam a peças superdimensionadas.

Experiência da Labmor

A Labmor realiza ensaios de vibração desde 2014, em shaker eletromagnético próprio de 35 kN, faixa de 5 a 2.000 Hz, peças de até 300 kg e câmara climática acoplável. Os três eixos são ensaiados de forma independente. Conheça a área de vibração.