A realização de testes de vibração é um método comprovado para evitar esses problemas. Ao replicar as condições dinâmicas que ocorrem durante o transporte, a instalação e a operação diária, os testes de vibração ajudam os engenheiros a avaliar a capacidade de um produto de suportar tensões mecânicas. Essa avaliação é fundamental para descobrir pontos fracos do projeto, confirmar a robustez estrutural e validar se o equipamento atende às expectativas de durabilidade em condições exigentes.

Os agitadores eletrodinâmicos geram forças vibratórias controladas por meio da interação eletromagnética. Dentro do sistema de teste de vibração, um circuito magnético fixo, composto por um polo central, um jugo cilíndrico e um espaço de ar projetado com precisão, produz um campo magnético estável e de alta densidade quando a bobina de excitação recebe corrente contínua.

Suspenso dentro desse campo está um conjunto móvel, frequentemente chamado de sistema de armadura ou bobina móvel, que é ancorado por um mecanismo de suspensão para manter o alinhamento. Quando a corrente alternada é introduzida na bobina de acionamento, a bobina interage com as linhas de fluxo magnético, criando uma força que aciona a armadura e a mesa acoplada para oscilar. Essa conversão de entrada elétrica em movimento mecânico permite a simulação precisa de perfis de vibração. De acordo com a lei de Ampère, a força eletromagnética resultante é diretamente proporcional à corrente de acionamento, ao comprimento efetivo dos condutores da bobina e à intensidade do campo magnético no intervalo. Na forma de equação: F = B × L × I, onde F é a força gerada, B é a densidade do fluxo magnético, L é o comprimento do condutor e I é a corrente.

F: Força eletromagnética (N) A força gerada na bobina móvel

B: Densidade do fluxo magnético (T) A intensidade do campo magnético dentro do espaço de ar

I: Corrente na bobina (A) A magnitude da corrente alternada que flui através dos condutores

L: Comprimento efetivo do condutor (m) O comprimento do condutor que interage com o campo magnético

Um sistema de vibração eletrodinâmico funciona como uma plataforma de feedback em circuito fechado composta por um agitador eletrodinâmico, um amplificador de potência dedicado, um módulo de resfriamento, um controlador de vibração e instrumentos de medição, como acelerômetros.

Durante a operação, o controlador gera um sinal de acionamento de baixa potência finamente equilibrado, que o amplificador aumenta e transmite para a bobina de acionamento do agitador. Essa interação produz um movimento controlado no conjunto móvel.

Ao longo do teste, o acelerômetro captura dados de vibração em tempo real e os retransmite ao controlador, permitindo a correção e estabilização contínuas do sinal de acionamento para manter a resposta de vibração dentro do perfil desejado. Para evitar o superaquecimento e manter a consistência do desempenho, uma solução de resfriamento apropriada, seja por ar ou água, é integrada para remover o excesso de calor gerado durante a operação prolongada.

• Passo 1 - Selecione uma mesa deslizante e um expansor de cabeça adequados com base nas dimensões da sua amostra e na direção de vibração pretendida. Você pode consultar o catálogo de especificações para obter o peso desses acessórios.
• Etapa 2 - Escolha uma massa estimada do elemento móvel (armadura) como referência.
• Etapa 3 - Calcule a força de excitação necessária usando esta fórmula:
  F = (m₁ + m₂ + m₃ … + m_x) × a
  onde:
  F = força de excitação (N)
  m₁ = massa da armadura (kg)
  m₂ = massa da mesa auxiliar (expansor de cabeça ou mesa deslizante) (kg)
  m₃ = massa da amostra (kg)
  m_x = outras massas (fixações, parafusos, etc.) (kg)
  a = aceleração máxima exigida pelo teste (m/s²)

Digamos que você tenha uma amostra de teste que pesa 20 kg e mede 280 × 280 mm. O acessório que você usará pesa 10 kg. A aceleração máxima que você planeja aplicar é 15 g, e você só precisa testar na direção vertical (Z).

Para este exemplo, vamos usar como referência o sistema de vibração TS10-240, cujo elemento móvel (armadura) tem uma massa estimada de 10 kg.

Entradas de cálculo:

• m₁ – Massa da armadura: 10 kg
• m₂ – Massa do expansor da cabeça: 10 kg
• m₃ – Massa da amostra: 20 kg
• m_x – Massa adicional (fixações, parafusos, etc.): 10 kg
• a – Aceleração máxima alvo: 15 g (o que equivale a 15 × 9,8 = 147 m/s²)

Cálculo:

Força de excitação (F) = (m₁ + m₂ + m₃ + m_x) × a = (10 + 10 + 20 + 10) × 147 = 7350 N

Portanto, para atingir as condições de teste necessárias, você precisaria de um sistema capaz de fornecer pelo menos 7350 newtons de força de excitação.

Como os acessórios e as amostras de teste podem introduzir suas próprias características de resposta de frequência, é recomendável incluir pelo menos 20% de margem extra ao determinar a classificação de força necessária.

Neste exemplo:

• A força calculada foi de 7350 N.
• Aplicando um fator de segurança de 1,2: N × 1,2 = 8820 N

Como o sistema TS10-240 tem uma saída de força senoidal nominal de 10.000 N, essa configuração oferece capacidade suficiente para realizar o teste com segurança e confiabilidade.

Neste exemplo, a escolha do sistema de vibração TS10-240 cobre os requisitos de força alvo com uma margem de segurança adequada. Se a força total calculada mais a margem extra tivesse ultrapassado a capacidade nominal do vibrador, o próximo passo seria procurar um modelo com força maior e refazer os cálculos para garantir que ele se adequasse à aplicação. Esse processo deve continuar até que todas as exigências de teste sejam atendidas de forma confiável.