A influência das vibrações em drones multirotores: o que são, como ocorrem, consequências e como evitar.

Dentro do contexto de equipamentos eletromecânicos, devemos sempre lembrar que por mais que todas as máquinas e seus componentes possuam um tempo médio de vida útil, existem fatores que podem influenciar para prolongar ou reduzir a mesma. Assim, trataremos de um tópico muito relevante nesse universo: as vibrações. Esse será um assunto bem interessante principalmente para iniciantes do ramo e estudantes do setor mecânico e aeronáutico, então, fique atento.

Primeiramente, precisamos definir o que são vibrações. De maneira bem resumida podemos falar de vibração como um movimento oscilatório que um corpo realiza como resposta a algum tipo de aplicação de energia. As vibrações num primeiro momento podem ser tidas como indesejáveis por iniciantes do ramo, mas deve se lembrar que elas são fenômenos quase que inevitáveis em qualquer sistema de movimento, assim, é perda de tempo tentar eliminá-las por completo, mas saber reduzi-las ou controlá-las é essencial.

Mas como elas ocorrem? Bem, todo corpo a partir do seu material, forma geométrica e outros fatores, possui uma propriedade chamada de frequência natural. Quando  o corpo começa a sofrer a ação de algum sistema de forças ou movimentos ele passa a ser submetido a uma frequência forçada, que é externa a ele. Esse é um processo muito comum em arranjos mecânicos, mas o perigo vem quando o módulo da frequência forçada começa a se aproximar do módulo da frequência natural do corpo. A partir daí que os níveis de oscilação começam a se tornar maiores e maiores, podendo ir de pequenos sustos, alguns danos ou até aos efeitos catastróficos. Esse fenômeno é conhecido como efeito de ressonância, quando a frequência forçada tende a ter o mesmo módulo da natural e leva um corpo ao colapso. É o famoso caso do cantor de ópera que destrói uma taça de cristal a partir de um exercício vocal direcionado.

E como isso pode afetar a minha aeronave? As vibrações fora de padrão em aeronaves classe 3 (peso máximo de decolagem entre 250g até 25kg) normalmente afetarão o desempenho da mesma de maneira progressiva, ou seja, não derrubarão a aeronave de maneira tão repentina, mas poderão afetar na performance e durabilidade de componentes  como os motores, ou na estabilidade de voo, precisão de resposta ao comando do operador, tempo de autonomia de voo, entre outros. Isso também dependerá muito do modelo de drone usado, visto que os tipos de sensores de correção de voo diferem muito de cada máquina. Mas o que poderíamos classificar como mais grave em um fenômeno desses seria o desprendimento de parafusos e outros componentes de ligação e engate por excesso de vibração, o que poderia acarretar à soltura de um componente de primeira importância, resultando até a uma queda de aeronave. E se estamos falando que isso pode ocorrer com drones classe 3, para modelos classe 2 (PMD entre 25kg e 100kg) os cuidados devem ser redobrados. Isso porque a massa do corpo vibrante tem relação direta com a frequência natural de vibração do mesmo, assim, conforme maior a massa do equipamento, maior terá de ser o zelo pelo seu bom desempenho. Mas saber que esses fenômenos podem acontecer não é o suficiente, precisamos também tomar uma atitude para evitá-los ou corrigi-los.

Obviamente não seria prático para um piloto de VANT ter que fazer cálculos cheios de variáveis para analisar as relações de frequências natural e forçada para poder operar seu drone, por isso falaremos sobre outros métodos de análise e correção mais diretos e plenamente aceitáveis pelos manuais de operação.

A título de evitar essas ocorrências indesejáveis devemos sempre ter em mente ter um plano de manutenção de prevenção. Cada componente sempre deve ser analisado de maneira cuidadosa, isso porque, falando de vibrações, elas podem ocorrer pelos mais variados motivos, assim o seu tato, visão e capacidade de interpretação serão de suma importância para identificar se algum componente deve ser reparado ou trocado. Hélices danificadas, parafusos frouxos, encaixes com folgas, desalinhamentos… tudo isso é de importância relevante para evitar danos ao sistema do drone. E se no seu caso o drone é uma ferramenta de trabalho, fazer uma caderneta com rotina de manutenção é uma ótima ideia para que ele esteja sempre em boas condições de operação.

No entanto, por mais cuidadosos que formos em prevenir, devemos estar sempre atentos a detalhes no momento da operação do drone. Qualquer tipo resposta ou movimentação incoerente deve ser tomada como alerta, mas no que se diz sobre vibração temos mais um fator que é de grande importância: o som. Visto que o som não é nada além de um conjunto de ondas que percorrem um meio líquido, sólido ou gasoso como uma forma de dissipação de energia, perceber diferenças nele pode revelar que há sim alguma condição diferente nos parâmetros de voo. O operador deve estar atento se o som característico da gerado pelo giro das hélices não está diferente de outras vezes em que a aeronave estava nova ou em boas condições. Mas de maneira nenhuma deve se aproximar consideravelmente da mesma para averiguar, isso seria uma atitude muito amadora, além de extremamente perigosa. Sigam sempre as boas práticas de segurança e o manual de instruções.

As vibrações são um fenômeno plenamente comum no mundo técnico e industrial, então conhecê-las e saber controlá-las é essencial para manter a integridade de equipamentos e de pessoas que estejam envolvidas (ou não) no processo. Assim, desde o aprendiz até o profissional, todos devem estar atentos a mais esse fator, que se bem administrado pelas políticas de manutenção, poderá evitar surpresas desagradáveis para executar serviços, ou proporcionar um lazer saudável para entusiastas do hobby.

Escrito por: Diogo Santiago Sobral. Engenheiro Mecânico pelas Faculdades Metropolitanas Unidas (FMU).

Fonte da imagem: https://simplifaster.com/articles/vibration-therapy/