Vibração senoidal: frequência fixa, varredura e ensaio

Resposta rápida: é a vibração em uma frequência por vez, aplicada em frequência fixa (dwell), para durabilidade, ou em varredura (sweep), para achar ressonâncias. A norma de referência é a IEC 60068-2-6.

Embora a vibração randômica represente melhor ambientes reais, a vibração senoidal é controlada e precisa: permite isolar uma frequência, ler a resposta da peça e verificar o desempenho sob cargas cíclicas específicas. Por isso continua sendo base de muitos planos de validação.

O que é vibração senoidal?

É o tipo mais simples de movimento oscilatório: uma única frequência, com amplitude que varia suavemente no tempo, segundo uma senoide. No ensaio, aparece em dois modos.

Frequência fixa (dwell)

O ensaio é feito numa frequência e numa amplitude constantes, por um tempo determinado. É usado para:

ensaios de fadiga: avaliar a resistência de materiais e componentes a ciclos repetitivos numa frequência específica;
durabilidade: expor o produto a uma condição de vibração conhecida e constante;
validação de desempenho: testar o funcionamento numa frequência de operação, onde a peça é mais suscetível a falhas — muitas vezes, numa frequência de ressonância encontrada antes.

Varredura senoidal (swept sine)

A frequência varia gradualmente dentro de uma faixa predefinida (por exemplo, de 5 Hz a 2.000 Hz), com amplitude constante ou segundo um perfil. É usada para:

identificação de ressonâncias: descobrir as frequências naturais do produto — quando a frequência de excitação se iguala à natural, a amplitude cresce muito e pode levar à falha estrutural (veja estudo da ressonância);
mapeamento de resposta: entender como o produto se comporta em cada faixa de frequência;
qualificação do projeto: confirmar que não há ressonâncias críticas na faixa de operação.

Parâmetros do ensaio senoidal

Parâmetro	Unidade	Observação
Frequência	Hz	faixa da varredura ou valor fixo
Amplitude	mm (deslocamento), m/s (velocidade) ou g (aceleração)	em geral deslocamento nas baixas frequências e aceleração nas altas
Taxa de varredura	oitavas por minuto (oct/min) ou Hz/s	define quanto tempo a peça passa em cada frequência
Duração	minutos, horas ou número de varreduras	quase sempre por eixo
Eixos	X, Y, Z	um de cada vez

Uma oitava é o dobro da frequência: de 10 Hz a 20 Hz é uma oitava, de 10 Hz a 2.000 Hz são pouco mais de sete e meia. Com a taxa em oct/min, a duração de cada varredura sai direto dessa conta. Os demais parâmetros estão em parâmetros de um teste de vibração.

Aplicações

Automotivo: componentes eletrônicos, faróis e lanternas, painéis internos, bancos e suportes, para identificar ressonâncias e comprovar a durabilidade contra a fadiga causada pelo motor e pela rodagem;
Aeroespacial: componentes aviônicos, em que a detecção de ressonâncias é crítica para a segurança;
Eletroeletrônico: placas de circuito impresso, conectores e outros componentes sujeitos a vibração;
Defesa: equipamentos militares em ambientes de vibração controlada.

Normas de vibração senoidal

IEC 60068-2-6: ensaio Fc, vibração senoidal — a referência geral para eletroeletrônicos; veja IEC 60068-2;
ISO 16750 (veículos rodoviários): condições ambientais e ensaios para eletroeletrônicos de veículos, incluindo vibração senoidal — veja ISO 16750-3;
MIL-STD-810 (EUA): mais conhecida pela vibração randômica, também tem procedimentos senoidais;
RTCA DO-160: equipamentos aviônicos, com requisitos de vibração senoidal;
ASTM: normas com diretrizes para simular esforços dinâmicos.

Senoidal e randômica juntas

A vibração senoidal isola e explora frequências específicas; a randômica representa o ambiente completo. Muitos planos usam as duas: varredura senoidal para mapear ressonâncias, ensaio randômico para durabilidade e nova varredura no fim, para ver se alguma frequência natural mudou — sinal de dano. Veja tipos de vibração.

Experiência da Labmor

A Labmor faz ensaios de vibração senoidal, em varredura e em frequência fixa, desde 2014, em shaker eletromagnético próprio de 35 kN. Conheça a área de vibração.