Desenvolvimento de uma metodologia de otimização paramétrica para sintonização da frequência de controle de ruído de ressonadores de Helmholtz fabricados a partir de blocos de cimento comerciais

Autores/as

  • Beatriz Granado Marangoni Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica Faculdade de Engenharia Mecânica (FEMEC) Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
  • Paulo Balduino Flabes Neto Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)
  • Tobias Anderson Guimarães Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)
  • Ricardo Humberto de Oliveira Filho Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)

DOI:

https://doi.org/10.18554/rbcti.v3i2.3168

Palabras clave:

Ressonador de Helmholtz, Otimização paramétrica, Controle de ruído de baixa frequência.

Resumen

Os métodos tradicionais para controle de ruído são eficazes para sons de médias e altas frequências, ficando clara a necessidade do desenvolvimento e disponibilização de algum sistema que promova a atenuação do ruído em baixas frequências. Em vista disso, propôs-se neste trabalho o estudo do desempenho de blocos de cimento quando transformados em ressonadores de cavidade, ou de Helmholtz, que possuem a capacidade de absorver e atenuar ruídos de baixa frequência, além da possibilidade de sintonização na frequência de interesse, de acordo com sua geometria. Foi elaborada uma metodologia de otimização paramétrica utilizando os modelos matemáticos conhecidos para a construção de ressonadores, possibilitando a escolha da melhor geometria que o ressonador deverá ter para cada necessidade. Para tanto, fez-se uma analogia com um sistema mecânico massa-mola-amortecedor, sendo o modelamento matemático implementado em MATLAB®. Foi feita uma análise de sensibilidade para a influência do volume da câmara e da área de abertura da cavidade na eficiência do ressonador. Conhecido este comportamento, desenvolveu-se uma rotina de otimização via Algoritmo Genético buscando a melhor geometria para uma determinada faixa de frequências a ser controlada. Na análise das superfícies de resposta, observou-se a influência da geometria na eficiência do ressonador, e a partir da função resposta em frequência estimou-se a faixa de frequência de atenuação que seria possível sintonizar. A partir da análise inicial, constatou-se que quanto menor a área de abertura e maior o volume da cavidade, melhor a atenuação proporcionada. Para a otimização, o volume total da cavidade foi dividido em dois, assim o sistema resultante apresentou duas frequências naturais com valores de atenuação distribuídos no espectro de frequências. A otimização desenvolvida retornou como resultado um sistema cujas frequências de ressonância se mantiveram dentro da faixa prevista e com atenuação significativa.

Biografía del autor/a

Beatriz Granado Marangoni, Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica Faculdade de Engenharia Mecânica (FEMEC) Universidade Federal de Uberlândia (UFU)

MPossui graduação em Engenharia MEcânica pela Universidade Federal do Triângulo Mineiro (2018), mestrado em Engenharia Mecânica em andamento na Universidade Federal de Uberlândia.

Paulo Balduino Flabes Neto, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia (2010) e mestrado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia (2013). Atualmente é professor na Universidade Federal do Triângulo Mineiro no curso de graduação em Engenharia Mecânica e doutorando na Universidade Federal de Uberlândia, atua como pesquisador no Laboratório de Vibrações e Acústica. Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Acústica e Vibrações, atuando principalmente nos seguintes temas: controle de ruído, previsão de ruído, controle de qualidade em linhas de montagem, elementos finitos e otimização.

Tobias Anderson Guimarães, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)

Possui graduação (1996), mestrado (2000) e doutorado (2005) em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia. Atualmente é professor adjunto IV do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Tem experiência como pesquisador em Engenharia Mecânica na área de Dinâmica dos Corpos Rígidos Elásticos e Plásticos atuando nos seguintes temas: análise de sinais de vibração, distribuições tempo-freqüência, stents para angioplastia, otimização topológica.

Ricardo Humberto de Oliveira Filho, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)

Possui graduação (2003), mestrado (2007) e doutorado (2011) em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia. Atualmente é professor adjunto da Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Tem experiência em projetos de avaliação e adequação acústica de ambientes, avaliação e controle de ruído industrial e ambiental.

Citas

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Publicado

2019-02-04

Cómo citar

Marangoni, B. G., Flabes Neto, P. B., Guimarães, T. A., & Oliveira Filho, R. H. de. (2019). Desenvolvimento de uma metodologia de otimização paramétrica para sintonização da frequência de controle de ruído de ressonadores de Helmholtz fabricados a partir de blocos de cimento comerciais. REVISTA BRASILEÑA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN, 3(2), 162–177. https://doi.org/10.18554/rbcti.v3i2.3168