Análise, simulação numérica e solução de problema vibratório num ventilador de 2625 kw.

• Ano de defesa: 1989
• Autor(a) principal: Correa, Miguel Ignacio Toro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Fans; Ventiladores; Vibrações; Vibrations
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-22052024-095434/

Em 1976, a COSIPA instalou o segundo sistema de limpeza de gases projetado pela chemical Air Pollution Control of N. Y. O exaustor de gases do sistema é composto de um rotor centrífugo de dupla sução, de diâmetro 2. 8 m, montado num eixo- de .177 m de diâmetro, suportado por dois mancais hidrodinâmicos ( Dodge ) . Os mancais são apoiados encima de pedestais de concreto armado. O ventilador é acionado por um motor Westing house 2911 KW, 1182 RPM, de 6 polos. Desde o inicio da operação do sistema, as vibrações horizontais apresentaram altos níveis. Á causa desta vibração foi atribuída ao desbalanço do rotor pelo acúmulo de lama nas pás. Isto provocava constantes intervenções para limpeza e correções do desbalanço. Estas intervenções eram não programadas acarretando perdas de produção.Várias alternativas de solução foram apresentadas , porém nenhuma, delas atingiu o resultado esperado. Antes de tentar novas soluções foi decidido desenvolver um modelo matemático do sistema, o qual permitisse simular o comportamento deste com alta precisão a apontar as soluções viáveis. O modelo resultante consistiu em um eixo rígido montado em mancais hidrodinâmicos sobre pedestais flexíveis. Estes pedestais são representados por molas e amortecedores lineares. Para garantir que os mancais não sejam afetados pelas modificações, as forças hidrodinâmicas são calculadas a cada passo pela equação de Reynoldes e a equação unidimensional da energia mediante o método de diferenças finitas (mesmo que este método consuma um tempo de processamento relativamente grande, é justificado pelo desejo de levar em conta os efeitos térmicos e a geometria dos mancais) . Estas forças são introduzidas em um sistema de equações diferenciais ordinárias, que representam o comportamento dinâmico do sistema, eintegradas usando o método de Runge-Kutta de 4ª ordem com passo com passo fixo em um computador IBM 3090. A resposta em frequência assim como as órbitas dos colos são obtidas e verificadas na pratica. Foram simuladas as seguintes soluções: a) Mudança nos formatos e folgas dos mancais. O resultados da análise demostrou que não trazia grandes benefícios. Porém, se descobriu que os níveis de vibração nos pedestais poderiam ser reduzidos pela ação do amortecimento do filme lubrificante. b) Instalação de um absorvedor dinâmico de vibrações simples. Foi confeccionado e instalado um absorvedor na base do mancal não acoplado, obtendo redução dos níveis de vibrações em forma imediata. Este sucesso revelou a real causa da alta sensibilidade do problema e foi utilizado até a implantação da definitiva. A solução definitiva foi alcançada mediante o aumento da rigidez dos pedestais. Isto foi realizado aumentado as dimensões dos pedestais utilizados 27 m³ de concreto armado. Durante a implantação desta solução foi necessário escavar sua base até o radier. Os níveis de vibrações foram mantidos em níveis aceitáveis pela utilização de absorvedores de vibrações. Depois da cura do concreto foram retirados os absorvedores e as vibrações permaneceram estáveis, baixos mostrando que a solução adotada estava correta. A simulação indicou que o formato original do mancal não sofreria nenhum dano tanto sofreria nenhum dano tanto com o absorvedor como com o reforço dos. Com a solução adotada o equipamento operou continuamente por mais de 100 dias sem sofrer intervenções inesperadas. Somente parou para serviços de limpeza e inspeção. Até o presente momento não se tem registros de descargas de mangais decorrentes.