Laboratório de Vibrações e Acústica

Descrição: Recentemente, novas tecnologias têm expandido consideravelmente a aplicação do uso do monitoramento de vibrações na manutenção preditiva. A redução do custo de sensores e o desenvolvimento de sensores sem fio permite o monitoramento de um maior número de equipamentos, já que é possível alcançar equipamentos instalados em locais remotos e/ou em ambientes altamente agressivos onde a instalação de cabos é inviável. Nesse sentido, o projeto em questão busca proporcionar base para a pesquisa e desenvolvimento nesta área, abrangendo três linhas principais de pesquisa. A primeira delas trata-se de dispositivos de captação de energia a partir de vibrações com o objetivo de estender a vida útil dos sensores sem fio, atualmente alimentados apenas por baterias. A segunda trata-se do uso de sensores de ruído para o monitoramento da condição de máquinas e equipamentos, o que abre uma nova gama de possibilidades de detecção de falhas. Por fim, a terceira linha de pesquisa abrange o desenvolvimento e validação de novas técnicas de processamento de sinais para a análise dos sinais de vibração, com o objetivo de detectar falhas que atualmente não são detectadas ou cuja detecção só ocorre em estágios avançados.

Coordenador/Participantes: Prof. Júlio A. Cordioli (coordenador), Eng Airton José Schmitt Junior (integrante),  Engª Maria Vitória Sikora (integrante) , Engª Racquel Knust Domingues (integrante), Gustavo Borges Kirschnick (integrante), Luiz Felipe da Rosa Fonseca da Silva (integrante), Victor Afonso Bauler (integrante).

Imagens do projeto: 

Bancada de Simulação de Falhas em Máquinas Rotativas

Modelagem de protótipo de dispositivo de captação de energia vibracional utilizando eletromagnetismo

Modelagem de protótipo de dispositivo de captação de energia vibracional utilizando piezoeletricidade

Descrição do projeto: Nos últimos anos tem-se observado um grande número de novos projetos de aeronaves, com foco especial na sua eletrificação e em soluções de mobilidade e logística urbana, popularmente conhecidos como Drones ou eVTOL (Electric Vertical Take-off and Landing). A grande maioria desses projetos têm em comum o uso de motores elétricos e de hélices como sistema de propulsão. Apesar de o uso de hélices remontar o início da aviação, sua utilização em grande número, em conjunto com motores elétricos e em novas configurações levanta questões importantes quanto ao ruído externo e interno dessas aeronaves. Dentre as fontes de ruído previstas para esse tipo de propulsão, o efeito de instalação das hélices e a interação entre múltiplas hélices merece especial atenção. Nesses casos, pode-se mitigar o problema através do aumento do espaçamento entre hélices e/ou entre hélice e estrutura base.

Entretanto, essa solução implica em geral no aumento do nível das vibrações induzidas à aeronave, o que requer uma solução de compromisso no que tange o conforto dos passageiros e questões estruturais e/ou de controle das hélices. Assim, esse projeto de pesquisa tem por objetivo o estudo numérico e experimental das fontes de ruído e de vibrações devido aos efeitos de instalação de hélices, bem como o desenvolvimento de técnicas de mitigação dessas fontes. O projeto terá duas linhas principais de trabalho: (i) o aprimoramento de uma banca de ruído de hélices instalada na câmara anecóica do Laboratório de Vibrações e Acústica da Universidade Federal de Santa Catarina (LVA/UFSC) e o desenvolvimento e validação de modelos numéricos aerovibroacústicos, ou seja, que buscam representar os fenômenos de geração de ruído pelo escoamento, sua propagação e a excitação da estrutura da aeronave pelo campo fluido-dinâmico e acústico.

Coodenador/Participantes: Prof. Júlio A. Cordioli (coordenador), M.Eng. Lucas A. Bonomo (integrante), Eng. Lucas M. Pereira (integrante), Isabela C. Resener (Integrante), Prof. Cesar J. Deschamps (colaborador/ POLO-UFSC)

Parceiro: Embraer.

Financiador: CNPq

A utilização de transdutores do tipo MEMS capacitivos para o monitoramento de vibrações tem crescido
consideravelmente na última década por apresentar uma série de vantagens em relação aos transdutores piezelétricos tradicionais. Dentre as vantagens, incluem-se o tamanho reduzido, o baixo custo de fabricação e a boa resposta em baixas frequências. Adicionalmente, essa classe de transdutores possibilita, em um mesmo sistema, a aferição de outras grandezas físicas como temperatura, pressão e umidade, tornando-a especialmente atraente para a utilização em sistemas de predição de falha e monitoramento da condição de maquinários e processos de fabricação. Este projeto tem como objetivo principal aprimorar a resposta dinâmica de sensores do tipo MEMS capacitivos, de modo a ampliar a sua gama de aplicação, com foco em monitoramento e predição de falhas em maquinários industriais.

Participantes: Andrey Ricardo da Silva (Coordenador), João Pedro Petrassi (Collaborador – UFSC), Virgílio Silveira
Lima (Colaborador – UFSC), Fernando Caldeira Gonçalez – WEG), Guilherme Bonan (WEG), Guilherme Luis
Medeiros (WEG).

Parceiros: WEG Drives & Controls

Descrição do projeto: Apesar das inúmeras vantagens ocasionadas pela inovação e automatização dos exames, observa-se que no Brasil existem poucos software voltados para a avaliação da perda auditiva, e isso se deve a inúmeras questões, dentre elas: a falta de tecnologia que o país enfrenta e o alto custo envolvido na importação de tecnologias de outros países. Outro problema relevante é a escassez de treinamentos e assistência necessários para garantir o uso adequado dessas tecnologias. Para suprir a falta de software com tecnologia a nível nacional e buscando promover testes padronizados voltados para a avaliação da perda auditiva e que tragam resultados fidedignos, está sendo desenvolvida uma plataforma gratuita para avaliação audiologia, denominada perSONA.

Coordenador/Participantes: Prof. Stephan Paul (coordenador);  Profa. Maria Madalena Canina Pinheiro (participante / Fonoaudiologia UFSC); Profa. Fernanda Zucki (participante / Fonoaudiologia UFSC)  Ângelo Lara (participante/ Eng. de Controle e Automação/UFSC), Deborá Arendt Bogner (participante / Fonoaudiologia UFSC), Kauana Knappmann (participante / Fonoaudiologia UFSC), Luana Felten (participante / Fonoaudiologia UFSC)

Participantes anteriores: Bruna de Oliveira Bagnara (aluna / Fonoaudiologia UFSC);  Gustavo Trentin (participante/ Eng. de Controle e Automação/UFSC); Bernardo Murta (POSMEC/UFSC;

Parceiros: Curso de Fonoaudiologia da UFSC.

Para conhecer mais sobre este projeto, visite a página: http://persona.ufsc.br/

Imagens do projeto:

Imagem 1: Software perSONA – Módulo Audiometria Tonal – Ensino.	Imagem 2: Software perSONA – Módulo Avaliação da Percepção da Fala no Ruído.
Imagem 3: Software perSONA – Aplicação de ensaio.	Imagem 4: Software perSONA – Histórico de Audiometrias.
Imagem 5: Software perSONA – Tela principal

Descrição do projeto: O afastamento social causado pela COVID-19 provocou mudanças na dinâmica das cidades do mundo inteiro. As medidas de restrição da utilização de espaços públicos e coletivos ocasionou, ao diminuir circulação, trabalho e lazer, a redução dos níveis de pressão sonora (NPS) dos ruídos ambientais. Observou-se, diante o isolamento social, necessidades das pessoas nas cidades para novos desafios no âmbito das edificações, do ambiente urbano e sonoro. A fim de investigar a percepção sonora do espaço habitado foi elaborado um questionário online intitulado como “Levantamento da percepção sonora do espaço habitado diante da pandemia COVID-19”, o qual iniciou em 7 de maio de 2020. O link para acessar o formulário é https://forms.gle/ABxiW193pHWoRQUeA. Esta pesquisa procura compreender a percepção dos indivíduos em relação a seu ambiente habitável e aos espaços ao ar livre de sua localidade (bairro, cidade), para assim debater as possíveis mudanças pós pandemia. Espera-se que a partir do questionário seja possível a análise e comparação de diferentes contextos no Brasil. Estima-se alcançar uma amostra de 1.500 participantes voluntários. Os resultados serão reproduzidos por meio de gráficos, tabelas e mapas, sendo publicados em periódicos científicos indexados, e observando aspectos relevantes a uma reflexão sobre a temática do conforto acústico da população no enfrentamento a futuros comportamentos de habitabilidade frente a pandemias virais. Portanto, a pesquisa trará benefícios para a coletividade, uma vez que busca contribuir para maior conhecimento das necessidades espaciais da população, com ênfase na poluição sonora e no conforto acústico de seus habitantes.

Coordenador/ Participantes: Prof. Erasmo Felipe Vergara (coordenador); Profa. Lizandra Garcia Lupi Vergara (colaboradora/ UFSC); Profa. Maria Lúcia Gondim da Rosa Oiticica (colaboradora/ UFAL); Gildean do Nascimento Almeida (participante/ LVA UFSC); Linconl César Bastos Farias (participante/ LVA UFSC); Poliana Lopes de Oliveira (colaboradora/ UFSC); Bruna Soares Alencar (colaboradora/ UFSC); Ricardo Netto Carminatti (colaborador/ UFSC).

Imagens do projeto:

Descrição do projeto: A otimização topológica em meios contínuos é definida como um problema de distribuição de material no interior de um domínio de projeto fixo, de forma a se obter uma estrutura que desempenhe da melhor maneira uma dada função. Esta metodologia, porém, apresenta instabilidades numéricas intrínsecas à sua formulação quando é aplicada a problemas vibratórios e harmônicos. O objetivo principal deste trabalho é gerar estruturas contínuas que apresentem baixos níveis de vibração para determinadas faixas de frequência. 

Coordenador/ Participantes: Dr. Olavo M. Silva (coordenador); Prof. Arcanjo Lenzi (colaborador); Prof. Eduardo Lenz Cardoso (UDESC, colaborador); Prof. Miguel Matos Neves (IST, colaborador).

Parceiros: Engenharia Mecânica UDESC/Joinville; Instituto Superior Técnico/Lisboa.

Imagens do projeto:

Imagem 1: Estrutura (EPT) engastada, submetida a excitação harmônica. Vermelho: aço. Azul: vazio.

Imagem 2: Vibração de uma estrutura otimizada.

Descrição do projeto: As técnicas de controle de ruídos e vibrações utilizadas para aumentar a capacidade de absorção de materiais e de atenuação em elementos divisórios são de extrema importância em diversas aplicações: cabines aeronáuticas, compartimentos veiculares, enclausuramentos de máquinas, barreiras para tráfego rodoviário, protetores auditivos, salas de concerto e auditórios em geral. No entanto, essas técnicas apresentam limitações em faixas de frequências baixas o que tem motivado pesquisas e desenvolvimento de novos conceitos e dispositivos acústicos. Dessa forma, os metamateriais acústicos (MMA) têm-se mostrado como soluções inovadoras quanto ao controle de ruídos, com grande potencial para atuar eficientemente na absorção e redução do ruído em frequências abaixo de 1.000 Hz. Os MMA são conhecidos como estruturas periódicas que possuem propriedades físicas e comportamento específicos para grandes comprimentos de onda (baixas frequências). Neste projeto de pesquisa, a caracterização, avaliação e análise de propostas de MMA dos tipos labiríntico, painel microperfurado e ressonador de Helmholtz, serão desenvolvidas para estudar o comportamento tanto do coeficiente de absorção como da perda de transmissão sonora na região de frequências compreendida entre 100 e 600 Hz, visando otimizar o desempenho acústico dos modelos de MMA, em termos dos seus parâmetros geométricos, efeitos visco-térmicos e impedância acústica. Esta investigação será executada durante 36 meses e em cinco etapas: Descrição analítica dos modelos de MMA; Representação dos modelos físicos e geométricos dos MMA; Modelagem e simulação pelo método de elementos finitos; Análise de influência e otimização do modelo; Ensaios de bancada de absorção e transmissão sonora.

Coordenador/Participantes: Prof. Erasmo Felipe Vergara (coordenador); Prof. Robert Birch (colaboradora/ University of Liverpool); Prof. Paulo Mareze (participante Engenharia Acústica/ UFSM); Leandro Rodrigues Barbosa (participante/ Wave consultoria); Prof. Arcanjo Lenzi (colaborador/ LVA UFSC).

Imagens do projeto:

Descrição do projeto: Este projeto de pesquisa tem como objetivo desenvolver uma metodologia de design de metamateriais acústicos baseada na otimização da distribuição de micro-dutos rígidos em um determinado espaço pré-estabelecido. A prioridade é maximizar a absorção sonora destes metamateriais para “baixas frequências” (lembrando que o conceito de “baixa frequência” depende das dimensões envolvidas e da aplicação específica). Metodologias de manufatura aditiva são investigadas para a produção e teste das configurações obtidas.

Coordenador/Participantes: Dr. Olavo M. Silva (coordenador); Prof. Arcanjo Lenzi (colaborador).

Parceiros: Engenharia Aeroespacial/UFSC; Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (SENAI)/Joinville.

Imagens do projeto: 

Imagem 1: Aspectos construtivos do metamaterial	Imagem 2: Redes de dutos para diferentes faixas de frequência de interesse.
Imagem 3: Redes de dutos para diferentes faixas de frequência de interesse.

Descrição do projeto: Sabe-se que a poluição sonora em hospitais afeta a saúde tanto dos pacientes quanto a da equipe técnica de assistência à saúde (médicos, enfermeiros, técnicos). A maior parte do ambiente de um hospital é afetada pelos ruídos de equipamentos e máquinas com elevados níveis de pressão sonora (NPS). O principal objetivo deste projeto conjunto é realizar uma avaliação da poluição sonora em ambientes hospitalares (pronto atendimento, centro cirúrgico e emergência) no Brasil e nos EUA para investigar os efeitos sobre a comunidade de assistência de saúde aos pacientes. Está planejado realizar um levantamento dos NPS das fontes ruidosas (equipamentos e máquinas) para controlar e reduzir o ruído nos locais hospitalares por meio do uso dos princípios técnicos e de engenharia aplicados para reabilitar o ambiente hospitalar. Este projeto causará um impacto significativo por identificar os NPS de exposição ao ruído, os fatores de estresse em um ambiente ruidoso e para reduzir o desconforto e ansiedade causados pelo ruído nos trabalhadores. Esta pesquisa será desenvolvida em parceria pelo proponente e coordenador da equipe de orientandos do Laboratório de Vibrações e Acústica (LVA), do Laboratório de Conforto (Labcon) da UFSC e da equipe de pesquisa da Profa. Olívia C. Coiado da Faculdade de Medicina Carle Illinois, University of Illinois (USA) e visa aumentar a interdisciplinaridade no ensino médico e de engenharia com a integração da exposição ao ruído em locais de trabalho hospitalares.

Coordenador/ Participantes: Prof. Erasmo Felipe Vergara (coordenador); Profa. Olivia C. Coiado (colaboradora/ University of Illinois); Profa. Lizandra Garcia Lupi Vergara (colaboradora/ UFSC); Gildean do Nascimento Almeida (participante/ LVA UFSC); Linconl César Bastos Farias (participante/ LVA UFSC); André Luis Zanella (participante/ UFSC); Poliana Lopes de Oliveira (colaboradora/ UFSC); Bruna Soares Alencar (colaboradora/ UFSC)