O que é velocidade crítica?
Diz -se que um objeto atinge a velocidade crítica quando a velocidade de sua rotação corresponde a uma de suas frequências naturais. A velocidade crítica é estudada em um ramo da física conhecida como Rotordynamics, que lida com movimento rotacional ou angular. Um objeto rotativo, como uma hélice ou uma bomba centrífuga, deve passar por uma ou mais de suas velocidades críticas à medida que acelera ou desacelera. Ao operar em velocidade crítica, esses objetos vibram em alta amplitude, o que pode causar danos.
Todos os objetos compostos por um material elástico têm uma ou mais frequências naturais. A frequência natural de um objeto é o número de vezes que ele se moverá para frente e para trás quando for colocado em movimento. Quando um objeto está vibrando em uma de suas frequências naturais, diz -se que ele tem ressonância ou uma grande amplitude vibracional. Em um instrumento musical, por exemplo, essa ressonância é desejável porque causa uma amplificação natural do som do instrumento. Em Rotordynamics, HoweveR, essa ressonância é indesejável porque faz com que as peças mecânicas envolvidas vibrem fortemente, o que pode danificar o sistema.
Existem vários estímulos que podem causar ressonância, um dos quais é o movimento rotacional. Quando o movimento rotacional de um objeto, também chamado de velocidade angular, causa ressonância, ele está em velocidade crítica. Os objetos mecânicos rotativos devem ser projetados para passar rapidamente por essas velocidades críticas, de modo que a vibração amplificada que ocorre nessa velocidade não resulta em danos.
Uma bomba centrífuga ou uma hélice se moverá através de diferentes velocidades angulares à medida que acelera ou desacelera. Embora um sistema em movimento como esse naturalmente tenha alguma vibração, a vibração amplificada na velocidade crítica deve ser evitada ou passada rapidamente para que o sistema se sustente com o tempo. Assim, o Rotordynamics está muito preocupado em resolver as várias velocidades críticasIsso pode afetar a vida de uma máquina rotativa.
A menor frequência rotacional que faz com que um objeto vibre em uma de suas frequências naturais é conhecido como sua primeira velocidade crítica. Um objeto pode ter um número infinito de velocidades críticas, mas a velocidade crítica mais importante para os engenheiros considerar é o primeiro. Alguns objetos rotativos são projetados para operar abaixo de sua primeira velocidade crítica, mas muitos giram acima dessa velocidade. Enquanto a velocidade de rotação passar rapidamente pela velocidade crítica, isso não deve ter um efeito significativo na vida útil da máquina rotativa. Os problemas podem ocorrer, no entanto, se um objeto for projetado para girar em sua velocidade crítica, pois as vibrações resultantes podem fazer com que a máquina seja quebrada.